|
Следует заметить, что ни в один из этих процессов не включается электростатическая разность потенциалов. Это одно из препятствий на пути простого объяснения передачи теплоты в контексте традиционной физической теории, где предполагается, что электрические токи создаются разностью потенциалов. Как объяснялось в главе 9, мы находим, что все силы, создающие поток тока в рассматриваемом проводнике (за счет избыточной энергии горячих электронов, за счет увеличенной концентрации электронов на холодном конце, за счет электрического напряжения в целом), - это силы механического типа, а не электростатические силы. Если материалом проводника является такое вещество как медь, у которого при повышении температуры напряжение уменьшается (становится менее отрицательным), тот же результат создается обратным способом. Здесь действующая энергия электронов на горячем конце проводника ниже, чем энергия холодных электронов. Следовательно, имеет место течение холодных электронов в горячую область. Эти электроны, чтобы достичь температурного равновесия с материей проводника, поглощают тепло из окружающей среды. Тогда увеличенная концентрация горячих электронов высвобождается путем течения некоторых из этих электронов назад к холодному концу проводника. И вновь, два противоположно направленных потока электронов не создают итоговых электрических эффектов. Проводимость тепла в металлах посредством движения электронов – это, по сути, тот же процесс, что и проводимость тепла посредством движения молекул газа или жидкости. В замкнутой системе энергетические молекулы из горячей области движутся в холодную область, а параллельный поток уносит равное число холодных молекул назад в горячую область. Между двумя процессами передачи тепла имеется лишь одно значимое различие. Из-за того, что жидкие молекулы подвергаются влиянию гравитации, передача тепла конвекцией относительно быстрая, если ей помогает термально созданная разница в плотности; но она намного медленнее, если диффузия горячих молекул работает против гравитационной силы. Количественная мера способности движения электронов проводить тепло известна как теплопроводность. Эта величина определяется преимущественно (если не целиком) действующей удельной теплотой и температурным коэффициентом сопротивления, оба они обратно связаны с проводимостью. Имеется вероятность, что на эту величину в малой степени могут влиять и другие еще не определенные факторы, но в любом случае, все изменяющие влияния, отличные от удельной теплоты, не зависят от температуры в пределах точности измерений теплопроводности. Их можно объединить в одну константу для каждого вещества. Тогда теплопроводность вещества представляет эту константу, деленную на действующую удельную теплоту: — 129 —
|