Peltier-Effekt. Schema, Beschreibung

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Peltier-Effekt. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Strom für Anfänger

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1834 vom französischen Wissenschaftler J. Peltier entdeckt. Es drückt sich in der Freisetzung oder Aufnahme von Wärme aus, wenn Strom durch den Kontakt zweier Leiter aus unterschiedlichen Metallen fließt. Diese Wärmemenge wird durch die Formel ausgedrückt

Qp = PI,

wobei P der Peltier-Koeffizient ist; Ich - Stromstärke.

Der Peltier-Koeffizient wiederum

P=Tα,

de T – absolute Temperatur; α – Differenz der thermoelektrischen Koeffizienten der Leiter.

Tabelle 1 zeigt die Peltier-Koeffizienten (gemessen in Millikalorien pro Coulomb) bei den angegebenen Temperaturen für Metallpaare, wobei die Richtung des Stroms vom zuerst aufgeführten Metall zum zweit aufgeführten Metall verläuft.

Tabelle 1

Tabelle 2 zeigt die Abhängigkeit des Peltier-Koeffizienten von der Temperatur für drei Metallpaare. Der Wert von P wird in Millivolt angegeben. Um zu mcal/C zu gelangen, müssen die in Tabelle 2 angegebenen Daten mit 0,239 multipliziert werden.

Tabelle 2

In den letzten Jahren hat sich die Industrie der auf dem Peltier-Effekt basierenden Mikrokühlschränke stark entwickelt.

Siehe andere Artikel Abschnitt Strom für Anfänger.

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Das Denken kontrolliert die Gene 20.11.2014

Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Erkältung: Sie niesen, husten, messen jede Minute die Temperatur. Und jetzt denken Sie, dass es gut wäre, die Aktivität des Immunsystems zu erhöhen, damit es die Infektion schnell aus Ihnen vertreibt. Und plötzlich wird Ihre Immunität als Reaktion auf solche Gedanken wirklich aktiviert: Die Synthese von Interferon steigt, Immunzellen beginnen aktiv nach dem Erreger zu suchen usw.

Klingt fantastisch, aber genau das ist Martin Fussenegger und seinen Kollegen an der ETH Zürich (Schweiz) gelungen – die Forscher haben ein Gerät geschaffen, das Gehirnimpulse in genetische Regulationssignale umwandelt. Darüber hinaus wurde die Gedankenübertragung zwischen einer Person und einer Maus durchgeführt, dh eine Person dachte über etwas nach, und bei einem Tier traten physiologische Veränderungen auf.

Zerlegt man das in Nature Communications beschriebene Gerät jedoch in seine Bestandteile, stellt sich heraus, dass nichts Superfantastisches darin steckt – die Autoren der Arbeit haben in ihren Experimenten einfach bekannte und ausgereifte biotechnologische Entdeckungen kombiniert. Zum einen ist es ein Brain-Computer-Interface (BCI) und zum anderen optogenetische Verfahren. Mit Hilfe einer Gehirn-Computer-Schnittstelle war es möglich, die EEG-Rhythmen des Gehirns in eine Art nach außen gerichtetes Signal umzuwandeln, das für ein externes Gerät bestimmt war. Ein EEG-Sensor wurde an der Stirn einer Person angebracht, und die Person wurde gebeten, eine von drei Aufgaben zu erledigen: zehn Minuten lang ein Computerspiel spielen; versuchen Sie, die in der Maus implantierte LED mit Willenskraft einzuschalten; Endlich konnte er sich einfach ausruhen, von irgendetwas träumen oder meditieren.

In allen drei Fällen produzierte das Gehirn ganz spezielle Signale, die per Bluetooth an ein in die Maus implantiertes Gerät übertragen wurden. Das Tier lief frei auf der Oberfläche und erzeugte ein elektromagnetisches Feld, und je nach Geisteszustand des Menschen ging ein bestimmter Impuls von der Oberfläche zum Empfänger des Implantats.

Das Implantat selbst war eine Zelle mit Zellen, die ein bestimmtes Protein synthetisierten, das aus dem Implantat austreten und die Synthese von Interferon aktivieren konnte. Die Zellen wurden optogenetisch verändert, das heißt, sie trugen ein Photoprotein, das auf einen Lichtpuls einer bestimmten Wellenlänge reagiert. Der Lichtimpuls schaltete den Photorezeptor ein und gab bereits ein Signal für die Synthese eines Proteins, einschließlich der Synthese von Interferon bei Mäusen.

Das heißt, das mentale Signal schaltete buchstäblich das Licht im Implantat ein, das mit einer speziellen LED ausgestattet war. Darüber hinaus könnte in einer der oben erwähnten Varianten des Experiments eine Person den Zustand des Implantats selbst überwachen und es mit neuropsychologischem Aufwand gezielt einschalten.

Ich muss sagen, dass Neurocomputer-Schnittstellen, die Gehirnsignale an verschiedene Geräte übertragen, aktiv in einer Vielzahl von Projekten eingesetzt werden (und am aktivsten natürlich bei der Entwicklung von Prothesen, die durch Gedankenkraft gesteuert werden können). Um jedoch ein Signal von ihnen an den zellulär-molekularen Apparat zu senden, um einige Gene zu aktivieren und die Physiologie zu beeinflussen, gab es bisher keine derartigen Präzedenzfälle.

Leicht vorstellbar ist ein solches Gerät, das beispielsweise einen Menschen bei beginnenden Schmerzsignalen von chronischen Schmerzen befreit oder einen epileptischen Anfall bei den ersten Anzeichen stoppt. Zuvor müssen allerdings noch viele Experimente durchgeführt werden, um die Technologie mit dem menschlichen Körper kompatibel zu machen.

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