Главная
>
Продольные короткозамкнутые термоэлементы продольные короткозамкнутые термоэлементы ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА г л а в а I. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ТЕРМОМАГНИТНЫХ И ГАЛЬВАНОТЕРМОМАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ § 1. Термодинамические соотношения для описания термоэлектрических, термомагнитных и гальванотермомагнитиых явлений Феноменологическое описание термоэлектрических, термомагнитных и гальванотермомагнитных явлений в твердых телах может быть сделано на основе термодинамики необратимых процессов [21]. Согласно этой теории к частям физической системы, находящимся в локальном равновесии, применимо основное уравнение термодинамики для квазистатических процессов TdS* = dU* -f бЛ - VrdNr, (I.l) где Т - температура, S*-энтропия, U* - внутренняя энергия, - элементарная совершенная работа, - химический потенциал г-й компоненты системы, Л - концентрация г-й компоненты. Термодинамический поток /*, вызываемый термодинамическими силами Xk, связан с ними линейным законом £ LikXk, 2.....п. (1.2) где L(fc -кинетические коэффициенты. Если термодинамические потоки и силы выбраны таким образом, что скорость производства энтропии S* может быть представлена в виде (1.3) то для кинетических коэффициентов справедлив принцип симметрии Онзагера LikLki. (1.4) При наличии зависимости кинетических коэффициентов от магнитного поля справедливы более общие соотношения i -fc(B) = Lft,(-B), где В - вектор магнитной индукции. (1.5) Применение формул (1.2)-(1.5) к процессам распространения потоков тепла и электричества в кристаллах приводит к следующим основным уравнениям для термоэлектрических, термомагнитных и гальванотермомагнитных явлений [22, 36]: 5 -РШ л + й Ql = Тащк -Щт дх,п- (1.6) где Si =-- v,i - компонента напряженности электрического поля! pih - компонента тензора удельного электросопротивления, аы, o-im - компоненты тензора термоЭДС, 171 - компонента вектора плотности теплового потока, /ft - компонента вектора плотности электрического тока, xim - компонента тензора теплопроводности, ц - электрохимический потенциал носителей тока, е-их заряд, Хт-декартовы координаты, индексы i, k, I, т пробегают значения 1, 2, 3, причем по дважды встречающимся индексам ведется суммирование. Первое из соотношений (1.6) часто записывают в виде и = OikSk - Oikakm , (1-7) где Oik-компоненты тензора удельной электропроводности. Из принципа Онзагера (1.5) вытекают следующие свойства тензоров р, X, а, а: Oik (В) = Cki (-В), p,ft(B)-pfti(-B), 5</ш(В) = з<тг (-В), aftm(B) =n, ft(-B), где Hfti - компоненты тензора Пельтье. При В = О формула (1.8) дает следующие соотношения симметрии для тензоров р и и: pik - Pftj, (1.8) (1.9) Тензор a, вообще говоря, не симметричный, однако для кристаллов всех классов орторомбической системы, классов 32, 3/п, Зт триго-нальной системы, классов 422, 4mm, ~42т, 4/ттт тетрагональной системы и классов 622, бтт, 6m2, 6/ттт гексагональной системы выполняется соотношение симметрии а*ш (0) = а, ИО). (МО) При отсутствии магнитного поля в кубических кристаллах тензоры а, р, у. вырождаются в скаляры. Структура тензоров р, и, а при 6 = 0 для кристаллов всех классов приведена в табл. 1.1 и 1.2. Таблица 1.1 Стоуктура тензоров электросопротивления и теплопроводности в системе главных осей тензора [19] Система Структура тензора Количество независимых компонент Триклинная Моноклинная Орторомбическая
Тригональная Тетрагональная Гексагональная Кубическая Обозначения: . компэнзита, равная нулю, отличная от нуля, ф-ф равные компоненты. I компоненга.
|