Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Häfte 43. 23 okt. 1937 - Termodynamikens andra huvudsats i stridslinjen - Är termodynamikens andra huvudsats oanfäktbar? av Erik Rudberg
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Teknisk Tidskrift
detta sätt sin djupaste innebörd klarlagd. Yi veta
alltså, att alla hittills kända material (metaller,
motstånd osv.) lyda den statistiska mekaniken. Vadan
då denna uppenbara motsägelse?
I sin framställning beräknar författaren till en
början potentialfördelningen i vakuum (eller luft) mellan
cellens båda termiskt och elektriskt ledande
förbundna, parallella metallplattor samt den termiska
elektronemissionen från vardera plattan. Som
resultat, finner han därvid totalströmmen i kretsen vara
noll, i överensstämmelse med andra huvudsatsen.
Plattan med det mindre utträdesarbetet emitterar
visserligen ofantligt mycket mera elektroner än den
andra, men då huvudparten av dessa ha låg energi,
tvingas de av mellanrummets motriktade
kontaktfält att återvända till utgångspunkten; de snabbaste,
som förmå framtränga mot fältet över
kontaktpoten-tialbarriären, äro enligt den statistiska mekaniken
precis lika många som de elektroner den motsatta ädlare
metallplattan skickar ut i mellanrummets vakuum.
Först då man ersätter detta vakuum mellan
plattorna med ett motståndsmaterial (motstånd pr
ytenhet = R) ’’kan det visas" att en ström uppkommer.
Den springande punkten är alltså detta motstånd —
och här ligger också förklaringen till den skenbara
motsägelsen. I själva verket är den demon, som här
under skydd av namnet motstånd insmugit sig mellan
plattorna, en individ, som varken elektricitetsläran
eller den statistiska mekaniken vill kännas vid
under detta namn. Den förtjänar en närmare
granskning.
Invändningen mot antagandet av en oförändrad
potentialfördelning mellan plattorna efter
motståndets införande kunna vi lämna åsido; antagandet torde
näppeligen vara riktigt för något material, som
normalt klassificeras som motstånd, utom förtunnade
gaser, men detta är här oväsentligt. Tyvärr
innehåller uppsatsen inga detaljer om teorien för detta
motståndsskikt, på vilket allt hänger. Av den
utförligare publikationen, som dir. Liljeblad med stort
tillmötesgående låtit mig taga del av i manuskript,
framgår emellertid, att motståndets inverkan på varje
enskild elektron tänkts som en städse
rörelsehäm-mande bromskraft, beroende endast av hastighetens
storlek och försvinnande med denna — likt motståndet
mot en kropps rörelse i ett fluidum med viskositet.
Härvid upptar motståndet alltid energi (Juolevärme)
från den rörliga kroppen, men levererar självt aldrig
energi till denna. För en starkströmstekniker är
denna bromsande verkan av ett motstånd på
transporten av stora elektriska laddningar så välkänd, att
det faller sig helt naturligt att låta den gälla även
för varje enskild elektron. Gör man nu detta, så
kunna den ädlare plattans emitterade elektroner, som
röra sig med fältet, icke återkastas, endast fördröjas,
och denna emissionsström blir därför oförändrad.
Emissionen från den andra plattan, som är riktad
mot fältet, bromsas däremot upp tidigare, och färre
elektroner än förut bli i stånd att framtränga över
potentialbarriären. Resultatet blir sålunda en likström
i kretsen, i strid mot andra huvudsatsen. Men för den
enskilda elektronen utgör ett sant motståndsmaterial
inte enbart en bromsmekanism och är inte enbart
energiupptagande: utbytet av energi är ömsesidigt,
och det inträffar oupphörligt, att en elektron får ökad
hastighet, som följd av en välvillig energiuppoffring
från motståndets sida. Vid termisk jämvikt äro
elektronerna genomsnittligt lika ofta
energiupptagande som energiavgivande. Starkströmsfenomenet, att
laddningstransport genom ett motstånd alltid är
liktydig med energiförlust, beror endast på att
elektronerna i detta fall av det pålagda yttre fältet få
sin genomsnittliga energi stegrad utöver det värde
som motsvarar termisk jämvikt med motståndet,
varför energiavgivandet omedelbart inställer sig på att
överstiga energiupptagandet. Energiförlusterna
täckas ju också i sista hand från det yttre fältet, som
upprätthålles av generatorn. Inom
svagströmstek-niken är däremot den universella ömsesidigheten i
energiutbytet mellan elektron och motstånd
väldokumenterad: det är t. e. den som betingar den
ofrånkomliga bullergränsen i rörförstärkare. Tar man nu
hänsyn till detta ömsesidiga energiutbyte och
behandlar icke blott elektronemissionen från
metallplattorna utan även motståndet statistisk-mekaniskt, så
ändras icke den termiska elektronfördelningen i ett
givet kraftfält av ett motstånd med samma
temperatur. Man erhåller ingen stationär likström, och någon
motsägelse föreligger icke. Detta resultat gäller
allmänt för alla kända motståndsmaterial, från en gas
som helium över fasta och flytande isolatorer och
halvledare till typiska metaller — oberoende av den
individuella motståndsmekanismen!
Från den statistiska mekanikens ståndpunkt kan
beteckningen motstånd för det i uppsatsen
postulerade, enbart energiupptagande mellanskiktet endast
godtagas under en alldeles bestämd förutsättning.
Skall skiktet betraktas som motstånd, måste detta
motstånd ständigt befinna sig vid absoluta
nollpunkten och på något sätt genom intensiv kylning
utifrån kontinuerligt hållas vid denna temperatur;
endast då är det visavi elektronerna enbart
energi-upptagande. Någon bankrutt för andra huvudsatsen
betyder denna arfordning lika litet som en vanlig
termoelementkrets.
Till sist några ord om alternativa tolkningar av
Lindblad-effekten. Dir. Liljeblad har i uppsatsens
tidigare del framhållit, att allmängiltigheten av en
sådan naturlag som energisatsen till en god del
sammanhänger med en viss allmän mänsklig inställning:
kravet på få och enkla samband samt villighet och
uppfinningsförmåga att vid behov definiera nya
storheter så, att en gammal lag kan bibehållas. Samma
inställning gör väl att mången, i motsats till dir.
Liljeblad, i första hand söker en förklaring till den
nya effekten inom andra huvudsatsens ram.
Möjligheterna till en sådan tolkning förefalla ingalunda
uttömda. Följande förslag är endast avsett som en
provbit på vad som kan tänkas i den vägen.
Närmast till hands ligger kanske att betrakta dr
Lindblads anordning som ett fast reaktionselement enligt
schemat1 kadmium/kadmiumselenid/selen, alltså av
samma typ som det experimentellt och teoretiskt
välkända Ag/AgCl/Cl2. Då elementet är slutet, försiggår
reaktionen Cd + Se—>-CdSe, vilken ger en
elektromotorisk kraft och kräver en laddningstransport
genom ytterledningen av 2 elementarladdningar för
i Enligt artikelförf. består mellanskiktet i dr Lindblads
celler av kadmiumselenid. I andra, i litteraturen omnämnda
fall synas även oxidationsprodukter av selen ha förekommit;
under sådana omständigheter torde man även kunna vänta
sig saltbildning med metallelektroden till selenat.
430
30 okt. 1937
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
