塞贝克的夫妇

没有实验室怎么教实用热力学?虽然虚拟化和数据分析捕捉到了科学过程的某些方面，但它们缺乏实际实验室工作的混乱、繁琐和模糊。然而，在大流行期间让学生分开的要求可能会进一步限制学生的实际操作时间。

正是这个问题让我们在伦敦大学学院设想给我们一年级的学生一套化学装备来做实验。对大多数人来说，化学设备会让人联想到一瓶瓶令人兴奋的化学物质。然而，正如使用伯利茨短语手册可以让你用一种不熟悉的语言提出简单的问题，但却让你不知所措，化学物质本身并不能让你进入化学的真正结构。

相反，我们设想提供仪器，口号是:“如果你能测量一种物质，你就能测量所有物质”。我们会把化学实验室中最神秘和最容易被误解的东西放在工具箱的中央:热电偶。问问普通科学家它是如何工作的，他们会嘟囔着当两种金属接触形成一个结时所产生的电压。这是错误的，而且相当混淆了两个效应，都是由伏打．

伏特已经开始探索两种金属接触时产生的电位差，我们现在知道，这种效应与两种金属中电子能量的差异有关。其结果是一个小而固定的电压，这取决于金属本身的性质。正是在试图理解这一点的过程中，伏特产生了他的伏打堆，第一个“电池”。丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安(Hans Christian Ørsted)利用这样的一堆材料，偶然发现电线圈中的电流会导致磁化的针振荡，这是电磁学世界的第一个线索。

伏特发现，如果一块金属的一端被加热，两端之间就会出现电位差。1812年，托马斯·塞贝克(Thomas Seebeck)研究并发展了这一想法。

塞贝克出生在爱沙尼亚首都里瓦尔(今塔林)。他富裕的家庭把他送到最好的大学学习医学，但他对物理学更感兴趣，并在德国耶拿大学获得了一个职位。在那里，他受到了博学多才的沃尔夫冈·冯·歌德(Wolfgang von Goethe)的蛊惑，歌德当时正在研究色彩理论。歌德的观点既是一个诗人，也是一个科学家，他更关注感性而不是光谱。尽管被物理学家广泛拒绝，但这一理论在科学和哲学上都产生了深远的影响。

塞贝克对光的研究包括观察不同颜色对材料的加热效应。1818年，他搬到柏林，在那里他开始研究热对金属磁性的影响，观察到当把针放在一圈电线中时，针会被强烈磁化。他还观察到铁加热到红色时的滞后现象。这些研究使他开始寻找热和电之间的联系。

1821年，他将铜线和铋线焊接成一个环状。他把一根指南针针放在线圈里，然后加热其中一个连接处。针动了。塞贝克将其解释为磁效应而非电效应，但他也意识到这是一种涉及任何金属对的普遍效应。因此，他可以按照产生的电位递减的顺序对金属进行排序。引人注目的是，这个顺序与Volta最初对两种金属之间接触电位的排名不同。

但事情更奇怪。英国化学家詹姆斯·卡明(James Cumming)很快表明，金属的排列顺序在不同的温度下发生了变化。这就指向了现代人对热电偶的误解。它们的工作不是因为连接本身，而是因为导线两端之间的整体温差——热电效应。通过使用不同金属的导线，可以获得可测量的电位差，这种电位差随着热/冷接点的数量而增加。由此产生的热电堆是一种异常稳定的电势来源，在发现伏打电堆太不可靠后，格奥尔格·欧姆就转而使用它。Macedonio Melloni将使用铋/锑热电堆来检测和量化不可见的“热射线”。

如今热电偶无处不在。花几英镑就能买到一台测量温度的仪器，精度可达几度，甚至更高。还有什么更好的设备可以用来探索热和热力学的无形世界呢?

确认

我感谢Christoph Salzmann和Michael de Podesta给我的灵感。