§ 73. Примеры эффектов.

1. Эффект Соре.

В 1856 г. Людвиг обнаружил разность концентраций в пробах раствора, которые были взяты из участков сосуда с различными температурами. Позднее (1879-1881 гг.) Соре более подробно исследовал этот эффект, который с тех пор получил наименование эффекта Соре (термическая диффузия). Суть эффекта Соре заключается в том, что в растворе при наличии градиента температуры возникает градиент концентрации растворенного вещества. Концентрация вещества возрастает в направлении убывании температуры. Как видим, этот опытный факт находится в полном соответствии с выводами общей теории.

Для увеличения эффекта разделения прибегают к повторному разделению обогащенной смеси.

На практике широкое применение находит метод разделения газов, в том числе изотопов, под действием разности температур (термическая диффузия). Особенно эффективны в этом отношении колонки Клаузиуса и Диккеля, в которых разделение ускоряется конвективными токами газа. Таким способом можно добиться почти полного разделения смеси.

2. Эффект Дюфора.

Эффект Дюфора также связан с явлениями диффузии. Он обратен по отношению к эффекту Соре. В общем случае эффект, обратный данному, получается, если в явлении поток, сопряженный с первой внутренней степенью свободы системы, заменяется потоком, сопряженным со второй внутренней степенью свободы.

В 1873 г. Дюфор показал, что диффузия одного газа в другой (наличие градиента концентрации массы) приводит к возникновению градиента температуры, хотя оба газа первоначально имеют одинаковую температуру (в эффекте Соре градиент температуры вызывает возникновение градиента концентрации массы).

Необходимо отметить, что в эффекте Дюфора правильно говорить не о градиенте концентрации массы, а о градиенте диффузионного потенциала _дф, ибо движущей силой диффузии является не концентрация, а величина _дф (§ 10). Таким образом, в эффекте Дюфора градиент диффузионного (первого) потенциала вызывает появление градиента концентрации термического (второго) заряда. При этом градиент температуры (второй потенциал) не равен нулю (в эффекте Соре вторым является диффузионный потенциал, градиент которого в общем случае также не равен нулю).

3. Прочие эффекты.

Всего существует бесчисленное множество концентрационных эффектов. Все они подчиняются главным законам общей теории.

Например, в известном явлении Хитторфа под действием градиента электрического потенциала возникает градиент концентрации вещества.

Автору удалось наблюдать эффект возникновения градиента концентрации электрического заряда под действием градиента температуры в металлах [4, 5].

Еще проще наблюдать в газе появление градиента концентрации массы под действием градиента температуры [5] и т.д.

Глава IX. Взаимодействие потоков.

§ 74. Линейный эффект.

1. Особенности новой формы движения.

Еще более сложная картина получается при взаимодействии нескольких потоков. Количественная сторона этого взаимодействия определяется главными законами общей теории, в частности, законом переноса. Однако коэффициенты в этом уравнении оказываются сложными функциями, а следовательно, и термодинамических сил (разностей потенциалов). Поэтому детальное рассмотрение специфики новой формы движения – взаимодействия потоков – ограничим несколькими частными примерами, которые потребуются в дальнейшем изложении. Речь будет идти о двух потоках, направленных в противоположные или одинаковые стороны. Например, на рис. 33 первый заряд распространяется вправо под действием разности потенциалов dР₁, а второй – влево под действием разности потенциалов dР₂.

Любой данный заряд, перемещаясь в неоднородном поле второго потенциала, заряжается (или разряжается) вторым зарядом. То же самое происходит со вторым зарядом, двигающимся в неоднородном поле первого потенциала.

Физический смысл этого явления легко понять, если вспомнить, что в проводнике распространяются ансамбли, увлеченные данным зарядом. Проходя между двумя точками с различными значениями некоторого потенциала, ансамбль присоединяет или отдает кванты микрозарядов, сопряженные с этим (неравномерно распределенным) потенциалом. Такое заряжание или разряжание микроансамбля может происходить по отношению ко всем n степеням свободы.

Простейшим примером является перемещение жидкости или газа в неоднородном температурном поле. Попадая из теплой зоны в холодную, частицы жидкости или газа теряют свой термический заряд, а из холодной зоны в теплую – приобретают его.

Рис. 33. Схема заряжания второго заряда первым.

Распространение зарядов сопровождается эффектом диссипации. При этом имеет место перенос некоторого количества данного заряда против градиента сопряженного с ним потенциала. В результате часть термического заряда диссипации не рождается, а уничтожается. Это – первый пример отрицательной диссипации (минус-трения), обнаруженной методами общей теории.

Разумеется, форма движения взаимодействия потоков включает в себя все рассмотренные ранее более простые формы движения.