Cтраница 4
Уже упоминалось, что коррозионные процессы, как правило, являются электрохимическими. Лампочка, соединенная с обоими электродами, горит, пока электрическая энергия генерируется химическими реакциями на электродах. Этим ионы металла в растворе отличаются от ионов в газе, которые не гидратируются. Чем больше поток электричества в элементе, тем большее количество цинка корродирует. [46]
В настоящей главе мы займемся рядом других эффектов, которые возникают при наличии градиента температуры. В термически неоднородной системе равновесное распределение электронов по энергиям ( или по квазиимпульсам) нарушено. Это приводит к возникновению целого ряда новых кинетических явлений, в которых проявляется связь между потоками электричества и тепла. В простейшем случае, когда внешние поля отсутствуют, градиент температуры вызывает лишь явление переноса ( кинетической) энергии. Этот эффект обусловлен тем, что в термически неоднородной системе распределение электронов по энергиям также неоднородно, поэтому вдоль градиента температуры возникает поток энергии ( тепла), который стремится выровнять температуру среды. [47]
Если концентрации вакансий и дырок повсюду точно равны, их концентрационные градиенты также должны быть равными. Однако вследствие различия в подвижностях поток частиц одного типа должен превышать поток частиц другого типа, за счет чего нарушается равномерность в распределении зарядов. Это должно привести к разделению зарядов и постепенному накоплению пространственного заряда в пленке. Однако разность потенциалов ( по толщине пленки), возникающая вследствие разделения зарядов, препятствует дальнейшему протеканию процесса, и в действительности величина этой разности потенциалов достигает значения, соответствующего равенству двух потоков электричества в стационарных условиях и наличию относительно небольшого слоя пространственного заряда в пленке. [48]
Попытаемся ответить на этот вопрос, рассмотрев сначала термоэлектрическую цепь, которая составлена из разнородных полупроводников, обладающих каким-нибудь одним типом проводимости, допустим электронным. Главный фактор, играющий доминирующую роль в рассматриваемом процессе, заключается в том, что в различных веществах, из которых изготовлены ветви термоэлектрической цепи, носители тока ( электроны или дырки) обладают различной энергией. Поэтому когда направление электрического тока таково, что электроны, обладающие большей энергией, переходят в полупроводник, где энергия его электронов меньше, то первые электроны при переходе через контакт в другой полупроводник отдают свою избыточную энергию атомам, образующим этот полупроводник, что приводит к выделению тепла на контакте. И наоборот, когда ток течет в таком направлении, что электроны, обладающие меньшей энергией, переходят через контакте другой полупроводник, где энергия электронов больше, перешедшие электроны увеличивают свою энергию за счет атомов этого полупроводника и на контакте происходит поглощение тепла. Говоря словами А. Ф. Иоффе, поток электричества через термоэлементы сопровождается потоком тепла от одного конца к другому. [49]
Следовательно, в проволоке создается тепловая энергия. Но вся вольтова батарея образует изолированную систему, так как она не получает энергии извне. Если мы хотим спасти закон сохранения энергии, мы должны найти место, где происходят превращения, за счет которых создается теплота. Нетрудно установить, что в батарее происходят сложные химические процессы, в которых активное участие принимают как сама жидкость, так и погруженные в нее медь и цинк. С энергетической точки зрения здесь имеется цепь превращений: химическая энергия - энергия текущей электрической жидкости, т.е. тока, - теплота. Вольтова батарея не сохраняется вечно, химические изменения, связанные с потоком электричества, после некоторого времени делают батарею неработоспособной. [50]