| 静电平衡不等于热力学平衡 0、引言 静电平衡是研究带电导体达到稳定时的状态，现在的科学把它划在电学理论研究。其实我认为可以用热力学研究，因为研究对象是大量做微观热运动的粒子组成，是热力学研究的范畴。考虑热力学我们可以得到更丰富的东西，同时表明原有理论也存在一系问题。 1、原有理论只考虑了感应电流（传导电流），而热力学认为电场力、温度梯度、浓度梯度、应力场。。（统称广义力）都会导致热力学输送，宏观可观测的量应该是它们相加的结果。实际上电荷在导体表面通常情况下分布不均匀，原有理论没有考虑扩散问题。 2、当体系达到热力学平衡时，S=Smax，而电荷在导体上只分布在有限的表面，而且只决定于导体的几何外形，压根没有把熵放在眼里。实际上电荷的分布满足电势能 U=Umin。 z注意电势能不是热力学里面的自由能，它只是其中的一部分。 3、一般来讲，S=S（T），从热力学的角度研究（S=Smax），那么电荷分布应该很受温度影响（翻一翻热力学的课本，应该所以的结论应该包含温度影响），而实际电荷分布很少受温度的影响，以至于我们的课本没有谈论这个问题。 我们如果对这些问题进行深入思考，可以得出静电平衡不等于热力学平衡， 2。1 静电平衡的研究 电荷在导体表面分布不均，到底会不会产生扩散呢？ 有位老师说：不会，扩散只适用于中性的物质，对电荷是不适用的，因为电荷受到强大 的电场力的作用。另外他说，导体上的电荷分布满足最可几率分布（热平衡分布）。 我认为：1，扩散定理并没有强调它不适用于电荷，它的提法破坏了物理定理的普遍性； 2，电荷所受的电场力垂直于导体表面，而电荷分布浓度梯度沿导体表面存在，显然电场力不会影响沿表面的扩散。3，我读过热力学方面的著作，我没有看到过有关用统计力学方法推倒静电平衡电荷分布的，热力学统计理论发展了100多年，热学家没有去研究经常的事实，是一种疏忽吧。 > > > > 如果用热力学的统计理论去推导静电平衡电荷分布，必然电荷分布是温度的函数，因为 统计力学的形式为： p=A*exp（-E/kT） 统计出的结论与温度大大有关。事实并不如此，只能表明静电平衡事实不能满足平衡态 的统计理论，他不可能达到热平衡态 > > > > 在我看来，电荷是可以扩散的，扩散会影响电荷分布，扩散随温度的升高而变大，则30 度的电荷分布与50度的不同，而等势分布是唯一的，不能适应温度的变化，所以带电的导体 上必然存在电势差；另一方面，单单存在扩散电流必然导致电荷均匀分布，事实并不如此，证明存在一种矛盾的运动，带电的导体上存在电势差，电势差引起传导电流可以与之“平衡”一般情况下，导体所带电荷相比于导体自身的正负电荷来说是太少了。引起的电势差太 小。等势之说只具有工程意义，不具有理论意义。静电平衡的电荷分布是一个未知数 > > > > 进一步分析扩散存在表面，扩散的方向必然与电场力的方向相反（电势差引起传导电流 可以与之“平衡”）则电荷的动能会减少，温度降低，电势差不会只存在于表面，导体的内 部存在传导电流（欧姆电流），温度会上升。 3、理想实验 图中容器内有一个带大量负电金属小桶，电子在热的作用下，脱离表面，电子在容器内部呈热力学分布，求这种分布。 1，温度为常温以上，量子效应不必考虑。 2，电子在c点的密度是一个难点，从静电平衡的角度看，c处的密度应该很小，如果小桶足够深，c处的密度为0；从热力学的角度看，“c处的密度为0”可以看作电子气真空，电子气可以向真空扩散。 电子扩散到c处会发生静电感应，电子会转移到外表。 3，如果小桶移到左侧容器壁附近，c处的电势应该是较低的。 ------------------------ ！。。。。。。。。。。。。！ ！。。---------。。。。。。！ ！。。！c。。。。。。。。。！ ！。。！—--——。。。。。！ ！。。。。。。。。。。。。！ ！。。。。。。。。。。。。！ ----------------- ----- 1、电子从开口处扩散进入，又穿过小桶壁，又扩散。。。，电子穿过小桶壁实际是以传导电流形式进行，传导电流会发生热量，温度升高，体系不会处于等温的状态，与克劳修思的热力学第2定理论述不同，当然我们也不可以将他看作稳定体系。 2、我们将容器逐渐缩小，逐渐接近于小桶的外形，电子的“分布”接近于静电平衡的分布，上述的输送效应依然存在，那么带电的导体也不可能稳定，也存在温差。 3、我设计的体系只是将带电导体的表面层放大，使得热力学效应以明显的形式表现出来 |