在原電池中 能通過一些給定引數求出穩恆時電流分布?以及載流子的數密度分布嗎?

時間 2021-06-09 03:29:19

1樓:RaySir

最缺乏的,實際上是微觀層面上空間電動勢之形成機制。這點啊,在一般的普通化學中並未加以闡釋——因為其實際上是「凝聚態物理」中的課題;好像《物理化學》中有所涉及但似乎更多地繫自由能來表面能去地而抹煞了電池之真心。

作為1個較好的模擬,是「太陽能電池」中PN結(接)上電壓的形成。這是比較直觀的喻比不過、對很多學生學者來說,PN結電動勢機制比化學電池還要少見——所以對他們來說可能並非乙個很好的理解比喻。

純粹從凝聚態電子學理論上來分析即傳統的電子能帶理論,在這裡、即作用在電極與溶液薄層上的凝聚態能帶理論分析與演算——即列出固體量子力學方程——也可以得到解釋:得到薄溶液層的能帶公式與基本載流子即電子的空間流動方程(至少趨勢)。

最直達人心的解釋辦法是考慮電子擁有輻射特性。電子很輕故而一旦脫離金屬原子或原子團(本問題域中使用的系Zn即金屬鋅)就會像光子一樣四處散開……考慮電子球輻射在兩塊銅極板之間發生可以知道並沒有電動勢產生。在真實的情況中,金屬的電極與混合物的電解液啊對電子的攔截特性有著截然不同的現象:

固體金屬中入射電子像是被掛住了——可以形成濃度差異;液態的電解液對電子相當於悄無聲息地就將電子的動能熱耗散了——不能形成濃度差異。濃度差異的積分直接就等於對外表現出來的電動勢。

理解以上可能還需要1更普通的電學認識:我們人類使用的電力(如化學電池與磁感應)都是改變金屬導體中電子濃度的定向差異。熱學平均地講濃度偏移到處都存在但由於是混亂的——所以不能產生電動勢。

磁感應是高效的定向電子搬運,化學電池要低效很多——說其是利用電子在不同介質中的擴散速度來獲得電子搬運啊:也不算是汙衊。

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