材料物理化学性能一二三章.ppt

3．赛贝克效应赛贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差，也就是前面提到的VAB。这种接触电势差的产生是由于两种金属中电子逸出功不同及两种金属中电子浓度不同所造成的。第69页,共71页，星期六，2024年，5月(3-3)、—分别为金属A和金属B的逸出电势(V)由式(3-3)可以得出A和B两种金属组成回路的热电势EAB上式表明，回路的热电势与两金属的有效电子密度有关，并与两接触端的温差有关。、—分别为金属A和金属B的有效电子密度(m-3)—玻尔兹曼常数—热力学温度—电子电量(3-4)第70页,共71页，星期六，2024年，5月1.金属本性的影响不同金属由于其电子逸出功和自由电子密度不同，热电势也不相同。2.温度的影响经验公式：E=at+bt2+ct3t—热端摄氏温度（冷端为0℃）；a、b、c—形成热电偶金属本质的常数。3.合金化的影响①形成连续固溶体时，热电势与浓度关系呈悬链式变化②当合金某一成分形成化合物时，热电势发生突变（↑或↓）③多相合金的热电势处于组成相的热电势之间4.含碳量对钢热电势的影响含碳量和组织状态对热电势有显著影响。Eg：纯铁和钢组成热电偶时，热电势铁为正、钢为负。二.影响热电势的因素第71页,共71页，星期六，2024年，5月在没有外加电场作用时，金属中的自由电子沿各个方向运动的几率相同，因此不产生电流．第37页,共71页，星期六，2024年，5月导电原因：对金属施加外电场，自由电子沿电场方向作加速运动，形成了电流．产生电阻原因：自由电子定向运动时，不断与正离子发生碰撞，使电子受阻．设电子两次碰撞之间运动的平均距离为，平均运动的速度为，单位体积内的自由电子数为，则电导率为式中：

m—电子质量；

e—电子电荷；

—两次碰撞之间的平均时间。（2-5）第38页,共71页，星期六，2024年，5月根据上式：金属的导电性取决于

自由电子的数量

平均自由程

平均运动速度

自由电子数量越多导电性应当越好，但实际却是二、三价金属的导电性反而比一价金属还差，这说明这一理论还不完善．第39页,共71页，星期六，2024年，5月(2)量子自由电子理论与经典电子理论相同之处：该理论也认为金属中正离子形成的电场是均匀的，价电子为整个金属所有，可以在整个金属中自由运动．比经典电子理论先进之处：该理论认为，金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态，而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态，即具有不同的能级。第40页,共71页，星期六，2024年，5月(2)量子自由电子理论式中:m—电子质量；

v—电子速度；

λ—波长；

h—普朗克常数。（2-6）该理论认为，电子具有波粒二象性．运动着的电子作为物质波，其波长与电子的运动速度有如下关系：第41页,共71页，星期六，2024年，5月在一价金属中，自由电子的动能，由（2-6）式可得到式中：—常数，—波数频率，表征自由电子可能具有的能量状态的参数。（2-7）式(2-7)表明，E-K关系曲线为抛物线，如图2-1（P182图10-1）所示，图中的“+”和“－”表示自由电子运动的方向。图2-1自由电子的E-K曲线第42页,共71页，星期六，2024年，5月从波动的观点看，E-K曲线表示电子的能量和波数之间的关系．电子的K↑，则E↑，即价电子有的处于低能态，有的处于高能态．根据泡利不相容原理:每一个能态只能存在沿正反方向运动的一对电子，自由电子从低能态一直排到高能态，没有外加电场时沿正、反方向运动的电子数量相