Давление - электронный газ
Cтраница 3
 |
К выводу соотношения между контактной разностью потенциалов и разностью между работами выхода двух металлов. [31] |
Вследствие этого начнется диффузия электронов от В1 к В % и переход излишних электронов внутрь тела В2, пока потенциал тела В2 по отношению к В1 не сделается таким, что поле будет препятствовать дальнейшему переносу электронов от Вг к В2, Выделим между телами В1 и В2 цилиндр с поперечным сечением S и рассмотрим силы, действующие на электронный газ, находящийся в тонком слое С толщиною dl, вырезанном в этом цилиндре перпендикулярно к его оси. На слой С действуют: 1) разность давлений электронного газа на верхнюю и нижнюю границы слоя; эта сила равна градиенту давления, умноженному на dl и на площадь сечения цилиндра S, и 2) сумма всех сил, действующих на электроны, находящиеся в слое. [32]
Это может быть совершенно строго доказано из общих термодинамических условий равновесия электронных газов в контактирующих металлах при постоянных объеме и температуре. Качественно все сводится к тому, что равенство давлений электронного газа соприкасающихся металлов, необходимое для равновесия, наступает при выравнивании высот энергетических уровней электронов, подобно тому как выравниваются высоты уровней жидкости в сообщающихся сосудах. [33]
Что же уравновешивает гигантские силы гравитации, обеспечивая стабильность белых карликов. Оказывается, что силам гравитации противостоят в данном случае силы давления электронного газа, заполняющего ядерную пространственную решетку. Дело в том, что в белом карлике газ электронов является, как принято говорить, вырожденным: его давление не зависит от температуры тела и остается очень высоким, даже если тело остынет до абсолютного нуля. [34]
Контактная разность потенциалов зависит не от формы и размеров соприкасающихся металлов, а от поверхности соприкосновения, материала и температуры. Появление контактной разности обусловлено, кроме того, тем, что давление электронного газа в разных металлах неодинаково. Давление электронного газа определяется следующим соотношением: р nkT, где п - число электронов в единице объема, k - постоянная Больцмана, Т - температура. Так как величина п для различных металлов различна, то даже при одинаковой температуре будет существовать разность давлений электронного газа. [35]
Металл, нагретый до достаточно высокой температуры, начинает испускать электроны. Показать, что химическую постоянную тепловых электронов можно определить по температурной зависимости давления электронного газа, находящегося в равновесии с металлом, если предположить, что химический потенциал электронов в металле постоянен. [36]
Рассмотрим процессы, происходящие между пластинками меди и цинка в вакууме. За счет термоэлектронной эмиссии, имеющей место при любых температурах, над обоими металлами наблюдается некоторое давление электронного газа, У цинка работа выхода электронов меньше, и поэтому давление электронного газа над цинком будет больше, чем над медью, в результате чего происходит переход электронов от цинка к меди. [37]
Рассмотрим процессы, происходящие между пластинками меди и цинка в вакууме. За счет термоэлектронной эмиссии, имеющей место при любых температурах, над обоими металлами наблюдается некоторое давление электронного газа. [38]
 |
Схема перехода электронов. [39] |
Рассмотрим процессы, происходящие между пластинками меди и цинка в вакууме. За счет термоэлектронной эмиссии, имеющей место при любых температурах, над обоими металлами наблюдается некоторое давление электронного газа. У цинка работа выхода электронор меньше, и поэтому давление электронного газа над цинком будет больше, чем над медью, в результате чего происходит переход электронов от цинка к меди. Цинк при этом зарядится положительно, а медь, принявшая электроны, зарядится отрицательно. Разность потенциалов между двумя точками в вакууме и есть контактный потенциал, или вольта-потенциал. [40]
По теории электронного газа явление Пельтье объясняется следующим образом. Для одного из спаев движение электронов, порождаемое внешней электродвижущей силой, совпадает с тем, которое порождается разностью давлений электронного газа, в другом спае они противоположны. Таким образом, разность давлений электронного газа в первом спае содействует движению электронов как носителей тока, ускоряя их движение. Энергия, затрачиваемая на это ускорение, получается за счет внутренней энергии места спая; в связи с этим температура спая понижается. Во втором спае разность давлений электронного газа противодействует движению электронов как носителей тока; в этом спае внешний источник электроэнергии затрачивает дополнительную работу, направленную на преодоление указанной разности давлений, вследствие чего температура спая повышается. В итоге спаи, имевшие одинаковую температуру, приобретают под действием тока температуры тем более различающиеся, чем больше величина тока; причем когда ток совпадает по направлению с тем током, который возник бы при нагревании данного спая, то этот спай охлаждается. [41]
По теории электронного газа явление Пельтье объясняется следующим образом. Для одного из - спаев движение электронов, порождаемое внешней электродвижущей силой, совпадает с тем, которое порождается разностью давлений электронного газа, в другом спае они противоположны. Таким образом, разность давлений электронного газа в первом спае содействует движению электронов как носителей, тока, ускоряя их движение. Энергия, затрачиваемая на это ускорение, получается за счет внутренней энергии места спая; в связи с этим температура спая понижается. Во втором спае разность давлений электронного газа противодействует движению электронов, как носителей тока; в этом спае внешний источник электроэнергии затрачивает дополнительную работу, направленную на преодоление указанной разности давлений, вследствие чего температура спая повышается. [42]
Энергия этого поля получается за счет внутренней энергии места спая, вследствие чего его температура понижается. Наоборот, в месте спая D направление движения электронов, созданного внешним источником, противоположно их движению, вызванному разностью давлений электронного газа. [43]
В этом случае более соответствует экспериментальным фактам электрическая теория адгезии / 58 /, которая позволяет следующим образом объяснять механизм процесса. Согласно этой теории, при тесном соприкосновений диэлектрика, каковым являются парафиновые дисперсные частицы, и кристаллического атомного тела, благодаря разности давлений электронного газа, часть электронов подложки переходит в парафиновую частицу, образуя двойной электрический слой между поверхностями. В результате парафиновые частицы заряжаются отрицательно, а металлическая поверхность подложки приобретает положительный заряд. [44]
Рассмотрим процессы, происходящие между пластинками меди и цинка в вакууме. За счет термоэлектронной эмиссии, имеющей место при любых температурах, над обоими металлами наблюдается некоторое давление электронного газа, У цинка работа выхода электронов меньше, и поэтому давление электронного газа над цинком будет больше, чем над медью, в результате чего происходит переход электронов от цинка к меди. [45]
Страницы: 1 2 3 4