磁场的电化学效应的解释二 |
作者：佚名 2007-3-5 10:11:06 来源：不详 浏览次数： |
在磁场的电化学效应中，导致磁场的电化学反应主要来自于两种过程。一种过程是铁离子和磁场电极碰撞的吸附过程，另一种是不带磁场电极中的铁原子以离子的形式扩散到溶液的过程,我们只要考察这两种过程的能量变化就可以了。
（1）铁离子和磁场电极碰撞的吸附过程的能量变化
磁场电极上的铁原子在原子的平衡位置震动，铁离子和铁原子的碰撞，其结果只有铁离子经碰撞后由于强烈的相互作用并吸附到铁原子上，由于这种过程伴随着铁离子中的正电荷转移到铁电极上，是原子势能的破坏。并且铁离子变为原子在平衡位置震动。这种碰撞是一种非弹性碰撞，其结果是要吸热的。（可参见动量定律在化学过程中的一个应用规律 ）
（2）不带磁场电极中的铁原子以离子的形式扩散到溶液的过程的能量变化
前面我们已经有不带磁场电极上携带正电荷的结论，那么电极的周围的溶液中会由于电场力的作用而聚集负离子，负离子的密度要大于正离子的密度。相对来说，负离子和没有磁场的电极的碰撞几率要大于正离子和电极的碰撞。
我们知道，负离子携带多余的电子，经过和电极的碰撞是否会将这多余的电子转移到电极上并且和电极上的正电荷中和呢？在硫酸亚铁溶液中，主要存在OH（负一价）、SO4（负二价）的离子，这两种负离子的结构都是稳定的，它不能将自身的电子转移到电极上，反而会和铁电极上的铁原子产生强烈的相互作用，其作用的结果是使铁原子携带电荷。OH（负一价）和铁电极碰撞会使铁原子上携带一个正电荷，SO4（负二价）和铁电极碰撞会使铁原子上携带两个正电荷，在碰撞的瞬时会形成一种较为稳定的结构。参加碰撞的铁原子会因此降低和电极上的铁原子的作用，另一方面，碰撞的离子的表面是电子在和其它的铁原子接近到一定距离的时候会产生斥力的作用(可以看作原子势能），这样铁原子就会被负离子拉出铁电极表面。从这个过程来看，一价的负离子和铁电极的碰撞会拉出一价的铁离子，二价的负离子和铁电极的碰撞会拉出二价的铁离子。在溶液中，由于二价的负离子受到电场的作用力要大一些，那么聚集在电极周围的负离子，二价的负离子要远大于一价的负离子，因此从电极上打出的主要是二价的铁离子。
在负离子拉出铁离子的表现为能量的过程中，主要有两个过程，分别是化合过程、和电极分离的过程。
化合过程就是负离子和铁原子碰撞发生相互作用并且成为一个粒子的过程。
根据如果分子间通过碰撞而结合成一个分子，那么，根据动量定律，这一过程必然是吸热过程。（动量定律在化学过程中的一个应用规律），必然是吸热过程。
和电极分离的过程就是负离子和铁离子以结合状态离开电极的过程。电极的铁原子震动的方向采用统计的方法可以认为是各向同性，那么在统计上，可以将铁原子的在平衡位置的运动速度当作零处理。那么负离子的动量完全转化为原子势能，负离子和铁离子离开铁电极的时的动量等于负离子碰撞前的动量。那么这显然是一种吸热过程。
如下的问题不能确定：负离子和铁离子结合状态，在溶液中的粒子间相互碰撞情况下，必然会分离。这种分离过程以及碰撞的粒子间的能量问题，完全由碰撞的具体情况所决定。但多数情况下会是一种放热过程。目前我没有更好的统计方法，只能是估算吧。
根据如上对离子和两个电极的碰撞过程的分析，那么我们可以得到，磁场的电化学效应不会是无缘无故的得到电流，而是利用的溶液分子的分子热运动。其趋势是使溶液的温度降低。
三、磁场的电化学效应中的几个关系
1、和磁极的磁场强度有关的几个关系
第一、磁场强度和电路的关系。在前面我们已经讨论过这个问题，磁场强度直接决定磁场电极附近的铁离子的密度，因此也决定单位时间吸附到磁场电极上的正电荷数量。
因此，磁场的强度越大同两个磁极的电压也越大。同时和导线中的电流强度同样越大。请注意，不一定成正比。（我想可以看作近似正比）下面要说明。
第二、磁场强度和溶液溶液中离子分布状态的关系。当磁场电极的磁场强度越大时，聚集在磁场电极上的正电荷数量越多，这无疑在磁场电极上建立一个正电场。这个正电场要吸引溶液中的负离子来聚集到磁场电极的周围，使负粒子的密度也同时增加。前面我们已经讨论过，负离子可以从磁场电极上打出铁离子。主要是二价的铁离子。铁离子和磁场电极碰撞，会再次吸附到铁电极上。磁场强度的增加会加快铁离子和铁原子转换。加快循环。
第三、磁场强度和电流消耗热能的关系。磁场强度的增加会加快铁离子和铁原子转换。在前面已经说明了铁离子和铁原子在碰撞过程中能量消耗的关系，两种过程总体上可以看作吸热过程。那么磁场强度的增加，会使吸热过程加剧。换句话说，溶液损耗能量越快。
第四、磁场强度的增加会导致磁场电极上附近的负离子密度增加，那么相对来说，一价负离子和电极的碰撞数量要增加，那么磁场强度的增加会导致一价铁离子数量的增加。
2、铁离子的种类
两个二价铁离子的碰撞，在绝大部分情况下是弹性碰撞，但是在极个别的情况下，两价铁离子的相互碰撞会产生一价铁离子和三价铁离子。相反，一价铁离子和三价铁离子的碰撞却在百分之百的情况下，形成两个二价铁离子。
3、溶液的温度和磁场的电化学效应的关系
第一、溶液的温度是溶液微观粒子的运动速度的一种表示的量。温度的升高会使微粒的运动速度加快。同时提高离子的扩散速度。温度的升高会增加铁离子的吸附过程。
这样可以使两个电极间的电流强度增加。
第二、溶液温度的增加也会提高一价铁离子和三价铁离子出现的几率。这是由单位时间内的碰撞增加导致的几率增加所决定。
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