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综合实践活动——研究半导体冰箱和家用冰箱的区别
【任务与要求】研究两种冰箱的制冷原理,了解相关的应用。
【设计与实施】
任务一:研究家用冰箱的制冷原理,同学们发现家用冰箱通过制冷剂在冰箱内汽化吸热,再通过冰箱外的压缩机使其液化放热,实现持续循环工作。
任务二:了解半导体冰箱的制冷原理。如图甲,直流电通过两种不同导电材料构成的回路时,结点A、B产生吸热或放热的现象,称为帕尔贴效应。研究表明,电流方向决定了热量传输方向,单位时间的发热量或制冷量Q的多少与电流I的大小成正比,即 , 其中称为“帕尔贴系数”,吸热时为正值,放热时为负值。这一现象在半导体发现后才得以广泛使用,工程师设计出如图乙的传热装置,将P型、N型半导体与铜片及铜导线连成一个回路,通电后,连接P型和N型半导体上端铜片变冷,下端变热;为了取得更好的制冷或制热效果,实际制冷或制热设备是把多对PN型半导体按图丙连接起来。
【交流与评价】两种制冷设备的比较
设备 | 制冷原理 | 制冷范围 | 冰箱容积 | 电源类型 |
家用冰箱 | 汽化吸热 | 可达到20℃ | 200-400L | 交流 |
半导体冰箱 | 帕尔贴效应 | 最多低于环境20℃ | <100L | 直流 |