Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Теоретическое введение. Если из двух разнородных металлов образовать замкнутую цепь и контакты (спаи) металлов поддерживать при разных температурах
Если из двух разнородных металлов образовать замкнутую цепь и контакты (спаи) металлов поддерживать при разных температурах, то по цепи пойдёт ток. Это явление получило название термоэлектричества, а возникающая ЭДС – термоэлектродвижущей силы (ТЭДС). Термоэлектри‑ В небольшом диапазоне температур величина ТЭДС . (15.1) Здесь – коэффициент Зеебека, характеризующий градиент потенциала, который возникает в проводнике, когда его концы поддерживаются при различных температурах. В неравномерно нагретом проводнике в отсутствие тока появляется электрическое поле. – дифференциальная ТЭДС пары проводников, она зависит не только от рода данной пары проводников, но и от их состояния, в частности, от температуры; T 2 – температура одного из спаев, T 1 – температура другого (T 2 > T 1). Величина дифференциальной ТЭДС для пары медь–платина при t =00С равна, например, =7.4.10-6 В/К. Термоэлектричество широко используют для измерения температур. Для этого служат термоэлементы (термопары). Они содержат две проволоки из различных металлов, концы которых сварены (спай 1). Второй спай поддерживается при постоянной температуре T 1. Концы цепи присоединяют к милливольтметру. Измерив величину и зная T 1 и , можно определить из (15.1) неизвестную температуру T 2 спая 1. Термопары обладают тем преимуществом, что позволяют измерить как очень высокие, так и очень низкие температуры, что невозможно сделать с помощью обычных жидкостных термометров. ТЭДС обусловлена зависимостью внутренней контактной разности потенциалов от температуры в спае. Причина появления контактной разности потенциалов между металлами 1 и 2 может быть понята на основе классических представлений об электронном газе в металлах, как об идеальном газе, давление которого определяется числом электронов в единице объема n и температурой Т. , (15.2) где k – постоянная Больцмана. Так что, если температуры обоих металлов одинаковы, но концентрации разные (), то давления электронного газа в этих металлах различны. Если, например, , то электроны будут переходить из металла 1 в металл 2 в большем количестве, чем из 2 в 1 до тех пор, пока электрическое поле, возникающее вследствие преимущественного диффузионного перехода электронов, не компенсирует своим противодействием влияния перепада давления. Внутреннюю контактную разность потенциалов легко оценить в рамках классической электронной теории. Задача о равновесии электронов в двух соприкасающихся проводниках не отличается от задачи о равновесии идеального газа в поле силы тяжести. В соответствии с классической статистикой, концентрация газа на высоте связана с концентрацией у поверхности Земли распределением Больцмана , (15.3) где m – масса молекулы газа, g =9.81 м/с2. В формуле (15.3) есть разность потенциальных энергий молекулы газа на высоте и у поверхности Земли. Для двух соприкасающихся металлов и поэтому . (15.4) Отсюда получаем . (15.5) Из (15.5) следует, что чем больше различие в концентрациях электронов, тем больше и внутренняя контактная разность потенциалов. Оценим величину . При комнатной температуре (Т =300 К) величина В, величина же порядка единицы. Поэтому получается порядка 10-2÷10-3 В, а соответственно порядка 10-4 В/К, что примерно в 100 раз меньше величины, наблюдаемой на опыте. Расхождение устраняется при использовании квантовой теории твёрдого тела. Количественное рассмотрение термоэлектрических эффектов будет иным – необходимо будет ввести понятие энергии Ферми для металлов и пользоваться квантовой статистикой, а не классической.
|