بزرگنمايي:

آریا بانو - مجله ایلیاد / شاید شما هم نام دستگاه تبدیل آتش به الکتریسیته را شنیده باشید. این محصول پشتیبانی‌های زیادی را از طرف کاربران فضای مجازی به خود جلب کرد و اکنون برای خریداری در دسترس است. اینکه این دستگاه چگونه کار می‌کند و دلیل پایین بودن عملکرد آن چیست، موضوعی است که در ادامه به آن پرداخته می‌شود.
اثری که باعث عملکرد این دستگاه می‌شود، اثر «ترموالکتریک» نام دارد و همانطور که از نام آن پیدا است، انرژی گرمایی را تبدیل به انرژی الکتریکی می‌کند. اثر ترموالکتریک در واقع سه پدیده‌ی شناخته شده‌ی مجزا را با خود به همراه دارد: «اثر سیدبک»، «اثر پلتییر» و «اثر تامسون». از آنجا گه اثر تامسون بنیان‌های فیزیکی مشابه اثر پلتییر دارد، لازم است که فقط اثرات سیدبک و پلتییر درک شوند تا بتوان دریافت که چگونه انرژی گرمایی به انرژی الکتریسیته تبدیل می‌شود.
اثر سیدبک اینچنین عنوان می‌کند که اگر دو سر یک ماده (سیم یا نیمه‌رسانا) با یکدیگر اختلاف دمایی داشته باشند، بین این دو سر اختلاف پتانسیل (ولتاژ) نیز بروز خواهد کرد. تفاوت ولتاژ ایجاد شده ارتباط مستقیمی با اختلاف دمایی دارد و خصوصیات ماده‌ی مورد استفاده نیز در ثابت سیدبک نهفته است. این پدیده اولین بار توسط «توماس جانسون سیدبک» فیزیکدان استونیایی-آلمانی در سال 1821 مشاهده شد. البته وی تنها توانسته بود این اثر را مشاهده کند و توضیحاتی که برای آن داده بود، درست نبود.
چرا اختلاف دمایی دو سر سیم باعث ایجاد تفاوت ولتاژ می‌شود؟
همه‌ی مواد از اتم ساخته شده‌اند و اتم‌ها دارای هسته‌های با بار مثبت و الکترون‌های دارای بار منفی در اطراف هسته‌های خود هستند. الکترون‌هایی که در اطراف هسته‌‌ی اتم قرار دارند، در فواصل مختلفی از هسته به دور آن می‌چرخند. اگر این الکترون‌ها از هسته دورتر باشند، جاذبه‌ی آن‌ها به هسته کمتر است و اگر به هسته نزدیک‌تر باشند، سخت‌تر از هسته جدا می‌شوند. بنابراین زمانی که اتم‌های متعدد در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و جسم جامدی را تشکیل می‌دهند، تعدادی از الکترون‌ها از هسته‌ی خود جدا می‌شوند و در جسم جامد به صورت آزاد قابلیت حرکت دارند.
اگر الکترون‌های همه‌ی اتم‌ها جدا شوند ماده رسانا می‌شود، ولی اگر الکترون‌های تعدادی از اتم‌ها جدا شوند ماده نیمه رسانا می‌شود. اتم‌هایی که الکترون‌های خود را از دست می‌دهند، دارای بار مثبت خواهند شد. اگر دما در همه‌ی حجم ماده یکسان باشد، توزیع الکترون‌های منفی نیز یکنواخت خواهد بود و الکترون‌ها در کل ماده باعث خنثی شدن هسته‌های مثبت می‌شوند، ولی اگر یک سمت ماده در آتش قرار گیرد الکترون‌های سمت گرم‌تر انرژی بیشتری دریافت می‌کنند و متوسط سرعت آن‌ها بیشتر می‌شود و به این ترتیب، الکترون‌های بیشتری از سمت گرم به سمت سرد می‌روند.
بنابراین قاعدتاً باید سمت گرم‌تر ماده دارای بار مثبت می‌شود. در واقع یون‌های مثبت طرف گرم‌تر سیم نیز انرژی بیشتری می‌گیرند، ولی نمی‌توانند آزادانه حرکت کنند و در نتیجه در همان مکان خودشان نوسان می‌کنند و باعث برخوردهای بیشتر با الکترون‌ها می‌شوند و حرکت الکترون‌ها را با مشکل مواجه می‌کنند و به همین دلیل در برخی مواد، طرف گرم‌تر نه تنها بار مثبت نخواهد گرفت، بلکه بار آن منفی خواهد شد.
در نهایت همین تفاوت بار ایجاد شده در اثر تفاوت دمایی باعث ایجاد تفاوت ولتاژ دو سر سیم نیز می‌شود که از این تفاوت ولتاژ می‌توان برای شارژ موبایل استفاده کرد.