ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термоэлектрические явления из "Термодинамика " Одним из важнейших применений линейной термодинамики необратимых процессов является построение теории термоэлектрических явлений, которые всегда связаны с необратимым переносом теплоты. Экспериментально известны три термоэлектрических явления в изотропных телах. [c.271] Пусть ток плотности j переносится зарядами —е (е 0) под действием электрического поля Е = - grad ф (ф — электрический потенциал). Изменением объема выделенной части металла при прохождении тока будем пренебрегать. [c.272] При наличии электрического поля равновесие наступает в случае равенства электрохимических потенциалов Д = ц — еф, а не химических потенциалов х. [c.272] Производную dNjdt найдем из закона сохранения заряда, а производную dU/dt — из закона сохранения энергии. Подставив их в формулу (14.23), найдем выражение для а. [c.272] При прохождении тока каждая единица объема, с одной стороны, теряет энергию из-за теплового потока I (эта потеря равна — divi), а с другой стороны, получает в единицу времени, во-первых, электрическую энергию (j, Е) и, во-вторых, дополнительную потенциальную энергию (-рЛ л- )ф= — 9divj вследствие возрастания заряда единицы объема. Таким образом, по закону сохранения энергии. [c.273] Это соотношение, названное вторым соотношением Томсона, впервые получил, правда, совсем другим путем, Томсон. Оно выражает в частном случае принцип Онсагера. [c.274] Рассмотрим теперь термоэлектрические явления на основании полученных уравнений. [c.275] Если такая цепь замкнута и температуры спаев в разных местах равны Г] и Tj, то в цепи возникает термо-э. д. с. [c.275] Следовательно, в замкнутой цепи термо-э. д. с. возможна лишь в случае разных металлов при разной температуре спаев. [c.275] Возникновение термо- э. д. с. обусловлено перераспределением носителей тока вследствие градиента температуры. [c.275] Из этого выражения видно, что изменение энергии в термически неоднородной системе обусловливается теплопроводностью div(xgradr), выделением джоулевой теплоты у /а и совместным действием теплопроводности и электропроводности дП/дТ-а.) , grad Т). [c.276] Это соотношение называется первым соотношением Томсона. Теплота Томсона может быть положительной и отрицательной в зависимости от знака (j, grad Т). При изменении направления или только j, или только grad Т на противоположное величина qj меняет знак. По этой причине эффект Томсона иногда называют обратимым. Необходимо, однако, иметь в виду, что эта обратимость не имеет никакого отношения к тому понятию обратимости, которое вводится на основании второго начала термодинамики. В этом термодинамическом понимании обратимости и необратимости явление Томсона является необратимым, так как представляет собой часть процесса, неразрывно связанного с такими необратимыми явлениями, как теплопроводность и выделение теплоты. [c.276] Вернуться к основной статье