Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Häfte 34. 21 aug. 1937 - Är termodynamikens andra huvudsats oanfäktbar? av Ragnar Liljeblad
<< 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
• m, a, o. från metallen med det högre utgångsarbetet
till metallen med det lägre utgångsarbetet.
Ström-styrkan minskas under de första dagarna mycket
fort för att efter någon vecka asymptotiskt börja
närma sig ett värde av ca. 1 X 10—7 amp. Ehuru
strömkurvan redan efter någon vecka stabiliserar sig
mot ett visst värde, kan en svagt sjunkande effekt
dock allt fortfarande iakttagas, huvudsakligen
beroende på inverkan från atmosfären, detta i fullständig
överensstämmelse med vad som även observerats vid
fotoceller. Vid dessa senare har emellertid
konstaterats att, ifall cellen insattes i ett hermetiskt
tillslutet kärl, fyllt med indifferent gas, kan det stå i
årtionden utan att minsta förändring uppkommer.
Motsvarande försök komma nu att göras med element av
här beskrivna slag. Det är ju klart, att om fukt
intränger i elementet, minskas motståndet i den
hög-ohmiga hinnan, och det är alltså att vänta, att
elementet så småningom kommer att försvagas.
Då andra huvudsatsen hittills ansetts som en av
fysikens viktigaste grundpelare, och då de iakttagna
effekterna ju äro relativt små, komma försök
förmodligen att göras att bortförklara resultaten såsom
beroende på ofullkomligheter hos försöksanordningen.
Vi ha därför ansett det så mycket viktigare att giva
en teori för effekten, som från den moderna
atomfysikens ståndpunkt verkligen uppvisar dess möjlighet
och nödvändighet.
Skall man försöka skaffa sig en bild av vad som
händer, får man till en början göra klart för sig vad
som förekommer inom en metall och i en metallyta.
Den vanliga uppfattningen är ju den. att
valenselektronerna i en metall röra sig relativt fritt med
mycket stor hastighet ungefär som i en gas. Enligt den
äldre uppfattningen röra de sig fullkomligt som i en
gas med den s. k. Maxwellska hastighetsfördelningen
och i värmejämvikt med metallens atomer.
Denna uppfattning har emellertid numera fått
uppges, därför att i så fall skulle molvärmet för fasta
kroppar icke vara 6, som erfarenheten fordrar. En
fast kropps atomer ha 6 frihetsgrader, 3 kinetisk och
3 potentiell energi. Med elektronerna skulle man få
ytterligare 3 och alltså molvärmet 9, förutsatt en fri
elektron per atom, ehuru det i verkligheten ligger
nära 6. Molvärmet per frihetsgrad är nämligen en-
H
ligt den klassiska statistiken = 1. Den
moderna teorien stöder sig på den s. k. fermistatistiken.
där man har en annan hastighetsfördelning än den
Maxwellska. Vid absoluta O-punkten har man
alltjämt mycket höga hastigheter. Så snart man
kommer över absoluta O-punkten äro även efter den
moderna teorien de hastigaste elektronerna
Maxwellför-delade och stå i värmejämvikt med atomerna.
Den uppfattningen är alltså icke sann, som man
ofta ser, att enligt den moderna teorien elektronerna
icke bidraga till specifika värmet, i det att intet
värmeutbyte skulle förekomma mellan elektronerna och
atomerna. Men i stället för att bidraga med 1/3 av
specifika värmet enligt den gamla teorien, rör det
sig vid rumstemperatur omkring något mindre än 1/60
enligt den på fermistatistiken grundade teorien.
När elektronerna röra sig hastigt inom en metall,
måste man fråga sig, varför de icke skjutas ut ur
metallen. Det göra de naturligtvis också. När de
lämna, metallen blir det emellertid brist på-
elektroner eller positiv elektricitet på ytan och de
utskjutna elektronerna hållas därför tillbaka. Jag får
därför utmed ytan en tunn elektrongas, som man i
allmänhet har ansett ha högst 10~4 cm tjocklek,
möjligen icke mer än 10—5 cm. Det bildas m. a. o, ett
dubbelskikt, och detta dubbelskikt hindrar
elektronerna att tränga ut längre. Det är endast de allra
hastigaste elektronerna, som kunna komma över
barriären och fortsätta utåt. Det stora flertalet stannar
kvar, och jämvikt inträder, när i den tunna
elektron-atmosfär av mikroskopiskt djup, som man måste
tänka sig omgiva metallen, lika
många elektroner gå tillbaka till
metallen som komma ut därifrån.
Ett sådant konstant dubbelskikt,
kan icke på något sätt verka utåt.
Det ger icke något tillskott till
det elektriska fältet utanför, utan
det är uteslutande de direkta
laddningarna utöver
dubbelskiktet, som ge detta fält. Jag har
en potentialskillnad mellan en punkt, omedelbart
utanför och innanför dubbelskiktet på 4 n 1 p, där p
är det. s. k. momentet av dubbelskiktet, dvs. den
elektriska beläggningen per ytenhet X skiktets tjocklek.
Det visar sig nu, att. olika metaller ha olika
potentialfall i sitt dubbelskikt. Potentialfallet, i
dubbelskiktet multiplicerat med elektronens laddning e
ättika med utgångsarbetet för elektronen.
På figuren föreställa M1 och M2 två olika metaller,
som ha olika utgångsarbete eller spänningsfall i sitt
dubbelskikt. Vi beteckna, spänningsfallet i den ena
metallytan med V1 och i den andra med V2. Jag
tänker mig, att båda metallstyckena äro oladdade.
Den utträdande elektriska fluxen ur var och en är 0.
Vi kunna sätta potentialen 0 i rummet, utanför
metallstyckena. Jag vet emellertid, att jag har
spänningsskillnaden 4 n ■ p1 = V1 i den ena metallytan och
4 n • p2 = V2 i den andra, där V1 antages vara större
än V2. Potentialerna inuti kropparna äro alltså olika
Om vi nu förbinda dem med varandra vid A och
de ha olika potential invändigt, måste elektroner
strömma över från M2 till Mr Man får en
elektron-ström emot spänningsfallet. Jag får en
elektricitets-mängd utöver dubbelskiktet på ytorna.. Eftersom
dubbelskikten finnas kvar och eftersom potentialen
förut var olika inuti kropparna men nu med våld
tvungits att bli lika, så måste istället
spänningsskillnaden mellan två punkter omedelbart utanför
respektive metallytor, som förut var 0, ha fått ett visst
värde = V1—V2. Jag får en spänningsgradient i
luftskiktet från en punkt omedelbart utanför den
ena ytan till en punkt omedelbart utanför den andra.
Jag vill framhålla, att denna min framställning är
något förenklad. I grund och botten är det icke så
enkelt, att vi endast kunna tala om ett enda
dubbelskikt, utan vi ha dubbelskikt av olika slag. För att
få stabilitet i kristallgittret måste man antaga ett
dubbelskikt, som beror på att elektronlagret i det
yttersta atomskiktet förskjuter sig ungefär 1j loo av
avståndet mellan atomcentra. Detta motsvarar
förmodligen vad man brukar kalla F{, dvs. den del av
spänningen i dubbelskiktet, som finns redan vid
absoluta O-punkten, och som just motsvarar den
maximienergi hos metallelektronerna, som då enligt
348
14 aug. 1937
Fig. 1.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
