...mert tapasztaltam ilyesmit, az áram irányba látványosan elmozduló fémet...
A mikroelektronikában ismerik a jelenséget. Megesik, hogy az áramsűrűség olyan 2 - 3 kA/mm2, a fémezésben. Ha a fém vezetékben van kristályhiba, és miért ne lenne, akkor az elektronok áramlásának irányéban a fémezés feltorlódik és többnyire meg is szakad a folytonossága. Megfelelő méretezéssel ez a fajta hiba minimalizálható.
Az áram mágneses teret hoz létre, és ez hatással lehet az atomokra is. Elsősorban forgatónyomatékot hoz létre, ami viszont a rácsszerkezetre is visszahathat. Pl. az erős mágneses tér megszünteti a szupravezetést, de az atomok, illetve az elektronok spinjeinek elfordulása a rácsban sok érdekes jelenséget hozhat létre, megváltoztathatja az anyag tulajdonságait.
Nagyom messzire nem mozdulnak el, hiszen pl egy réz és egy vasdarab se keveredik össze attól, hogy érintkeznek. Áram hatására se, a korrózió az más akkor elektrolit is van.
Az atomok könnyen elmozdulnak a helyükről a fémrácsban a legkülönbözőbb hatásokra, hajlításra, hevítésre (edzésre), hűtésre, nyomásra, húzásra, csavarásra, más anyagok diffúziójára, vagy kémiai reakciójára. Akár áram hatására is, de ez a hatás elhanyagolható, és inkább közvetetten az áram hőhatása áll mögötte. A szabad elektronok kevés hatással bírnak a sokkal nehezebb atomokra. Meglehetősen különleges eset a ferromágneses fémrács, ahol nem teljesen tisztázott módon a szabad elektronok spinje kölcsönhatásba kerül az atompályák elektronjainak spinjével.
Igen, viszont egy könnyebb atom nagyobb amplitudoval rezeg mert az energia egyenletesen kell eloszoljon.
Esetleg valami határ hőmérsékleten amikor még nem folyadék de bizonyos atomok már könnyen elhagyják az egyensúlyi helyüket, azok a bizonyosak pedig csak a kisebb tömegűek kevésbé tehetetlenek lesznek.
(okom van kíváncsi lenni mások véleményére mert tapasztaltam ilyesmit, az áram irányba látványosan elmozduló fémet)
A fémekben az atomok un. fémrács elrendezésben rögzítettek rugalmasan. Az elemi fémek atomjai nagyrészt egyneműek, az ötvözetek rácsai különböző atomokat tartalmaznak. A rácsszerkezet csak ritkán szabályos, mivel már a legkisebb szennyeződés is durván lerombolja a szabályosságot. Az atomok a hőmérséklet függvényében jobban, vagy kevésbé rezegnek az elméleti rácspontok körül. Ezen kívül a az atom legkülső pályájához tartozó vegyérték elektronok szabadon mozognak az atomok között, vagyis ezek az elektronok nem kötődnek az atomokhoz, csupán az egész rácshoz. Minden ilyen szabad elektron azonos, egymástól megkülönböztethetetlen. Feszültség mentes környezetben a fém semleges feszültségű, minden atomhoz tartozó elektron benne van a fémben.
Ha a rácsba belép egy elektron kívülről, akkor az lecsökkenti a fémben a feszültséget (az elektron feszültségét negatívnak értelmezzük), és ha ez lehetséges, akkor megpróbálja leadni ezt a többlet elektront. Ekkor áram folyik a belépési, és kilépési hely között. De ha a külső feszültség pozitív, úgy a fémből kiléphetnek elektronok ezen irányba, és a fém is pozitívvá, elektronhiányossá válik. Ezáltal vonzani fogja az elektronokat, és ha lehetséges, akkor áram fog folyni benne.
A szabad elektronok útját az atomok akadályozzák, és minél nagyobb az atomok rezgése, vagyis minél magasabb a fém hőmérséklete, annál inkább akadályozzák, és ekkor megnő a fém ellenállása. De a különböző anyagú fémeknek is különböző az ellenállása. A legkisebb az ezüstnek, utána következik a réz, és az alumínium. Az ellenállás legyőzésére energiát kell felhasználni, ami hővé alakul a fémben, vagyis növekszik az atomok rácspontok körüli rezgése. Ez a nagy ellenállású volfrám izzó szálban kifejezetten előnyös, de minden más esetben hátrányos tulajdonság. Illetve létezik az un. szupravezető állapot bizonyos fémekben, az abszolút nulla fok közelében, amikor is teljesen megszűnik az elektromos ellenállás, és az ilyen gyűrűben elindított áram örökké folyhat, amíg külső hatás meg nem állítja.
Az áram folyásához vagy feszültségkülönbséget kell létrehozni a vezetőszál végei között, vagy változtatni kell a mágneses teret a vezető körül.
Kérdés hogyan mozog a vezetőben az elektron? Mivel magasabb hőmérsékleten nagyobb az ohmos ellenállás jogosan gondolni lehet, hogy az elektronok impulzust adnak az atomoknak amitől a könnyebbek sebessége lesz nagyobb.
" A disszipáció a valós életben mindenképp azt eredményezi, hogy a mozgási, ill. helyzeti energia hővé alakul."
Igazad van. Időközben találtam vezérfonalat - egy másik eset átgondolásával:
Ha a felcsévélt magnószalag helyett felcsévélt bicikliláncot alkalmaznánk, akkor az berregve terülne ki - vákuumban is, és idealizált - súrlódásmentes körülményeket feltételezve is.
A magnószalag kiterülése is zajjal kell járjon - hiszen csak látszólag sima, ill. folytonos, valójában azonban atomos szerkezetű. Márpedig a fellépő zaj energiaveszteséget feltételez.
De van itt még más is! A kiterített szalag/lánc nagyobb nyugalmi energiával bír, mint a felcsévélt
(pl. ha a világűrben lebegne kiegyenesítve, akkor - gravitációja folytán idővel "összerántaná" magát). Ebből pedig az következik, hogy a cséve síkon való elgurításakor a gravitációjának leküzdése külön energiát igényel.
Én egy fizikai modellről beszéltem, amely nem reális. A disszipáció a valós életben mindenképp azt eredményezi, hogy a mozgási, ill. helyzeti energia hővé alakul.
A szalaggal kezdetben közölt mozgásenergia, ill. a tömeggel rendelkező szalagcséve potenciális energiája (amely a mindenkori korong súlyának, valamint középpontjának és a sík távolságának függvénye) átadódik a szalag különböző, mozgásba jövő részeinek. AA síkon való súrlódástól tényleg akár el is tekinthetünk, de a letekeredésnél a szalag alakváltozásával járó "disszipációtól" nem igazán. Ha mégis mindenképpen ezt akarod tenni, akkor abban a fizikai modellben a szalag a letekeredés után újra fel fog csavarodni, aztán megint letekeredik, stb. Örökké. Ideális jojó... vízszintesen. :) De abban a modellben megmarad a kezdeti mozgásenergia és nem disszipálódik el.
Felidézem egy régi newtoni fizikás feladványomat (megoldását máig se tudom) :
Korong alakúra felcsévélt vékony keskeny hosszú szalagot (pl. magnószalagot) sík felületre letéve - a végét leragasztva - meglökjük, hogy messzire guruljon. Gurulása közben átmérője egyre csökken, majd végül elfogy.
A tekercs meglökésekor ugyebár energiát adtunk át, tehát lett neki mozgási energiája.
Valamint jókora potenciális energiája is volt, hiszen a tömegközéppontja jóval a sík felett leledzett.
Kivételesen tekintsünk el mindenféle disszipációtól!
Kérdés: Mivé alakulnak a fentebb említett energiák?
Aha! Amúgy ugyanezt éreztem a fém villanyoszlopon is. És tényleg úgy van, hogy ha megmarkolom, akkor semmit nem tapasztalok, de ha lazán simogatom, akkor olyan rezgő-bizsergető érzés. A rozsdás, kopott padon meg kifejezetten fájdalmas, ott egy-egy pontban "sül ki" a feszültség. Na jó, azért nem szikrázok :)
A felső vezeték 25kV 50Hz váltófeszültségen van. A vezeték és a tested közötti kapacitáson (mint egy kondenzátoron), a kapacitásnak megfelelő áram folyik át, ha leföldeled magad. Ez az áram elég kicsi, ha a vezeték nincs túl közel, nem nagyon érzékelhető.
Van egy másik mód is, ahogy érezni lehet a feszültség hatását, ez jóval érzékenyebb. Ha nem vagy leföldelve, akkor a föld felé is, a vezeték felé is van egy kapacitás, és a tested egy a megosztásnak megfelelő feszültségszintre kerül (váltófeszültség). Ha a kezedet finoman hozzáérinted egy leföldelt fémtárgyhoz, akkor a bőr felső száraz rétege mint szigetelő miatt a tested nem földelődik, és ezen bőrréteg két oldalán elég nagy, 100V nagyságrendű váltakozó feszültség lép fel. Ez valami miatt (talán a változó elektrosztatikus erőhatás miatt) sokkal jobban érezhető, ha pl. húzod a kezed olyan mintha érdes lenne a felület, bizsergő érzést kelt.
Sziasztok fizikusok, magasfeszültség közelében elképzelhető, hogy 'ráz' egy passzív fémtárgy? Ráadásul földbecsavarozva (vagy lehet, hogy épp onnan kapja). Vasútállomáson határozottan csíp a pad. Először azt hittem, szúr, de nem.
Hát, ez nem sokmindenkit hozott lázba:( Pedig szerintem elég szép megfogalmazása a termodinamika második főtételének. Vagy az idő nyilainak, vagy tudomisénminek, pont ezt vártam volna tőletek.
Igen, pontosan ezt gondolom. Nem tudnád megoldani a feladatot, mert nem érted a fizikát. Tanultál összefüggéseket, képleteket, de semmit sem értesz belőlük. Azt hiszed, hogy ha összefüggéstelenül felhánysz belőlük néhányat akkor az már a megoldás. Szó sincs róla. Sajnos nem érdemes vitatkozni sem veled, mert ehhez kellene valami minimális megértési készség és vitakultúra.
