যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য

যদি দুটি ভিন্ন ধাতু দিয়ে তৈরি দুটি নমুনাকে একসঙ্গে শক্তভাবে চাপানো হয়, তাহলে তাদের মধ্যে একটি যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য দেখা দেবে। ইতালীয় পদার্থবিদ, রসায়নবিদ এবং ফিজিওলজিস্ট আলেসান্দ্রো ভোল্টা 1797 সালে ধাতুর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য অধ্যয়ন করার সময় এই ঘটনাটি আবিষ্কার করেছিলেন।

তারপরে ভোল্টা দেখতে পেল যে আপনি যদি এই ক্রমে ধাতুগুলিকে একটি চেইনে সংযুক্ত করেন: Al, Zn, Sn, Pb, Bi, Hg, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, তাহলে ফলস্বরূপ চেইনের প্রতিটি পরবর্তী ধাতু অর্জন করবে। একটি সম্ভাব্য - আগের তুলনায় কম. তদুপরি, বিজ্ঞানী আবিষ্কার করেছেন যে এইভাবে মিলিত বেশ কয়েকটি ধাতু এই সার্কিটে এই ধাতুগুলির বিন্যাসের ক্রম নির্বিশেষে গঠিত সার্কিটের প্রান্তগুলির মধ্যে একই সম্ভাব্য পার্থক্য দেবে - এই অবস্থানটি এখন ভোল্টার সিরিজ যোগাযোগের সূত্র হিসাবে পরিচিত। .

এখানে এটি বোঝা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ যে যোগাযোগের ক্রম আইনের সঠিক বাস্তবায়নের জন্য, পুরো ধাতব সার্কিট একই তাপমাত্রায় থাকা প্রয়োজন।

যদি এই সার্কিটটি এখন নিজেই প্রান্ত থেকে বন্ধ থাকে, তাহলে এটি আইন থেকে অনুসরণ করে যে সার্কিটের EMF শূন্য হবে।কিন্তু শুধুমাত্র যদি এই সবগুলি (ধাতু 1, ধাতু 2, ধাতু 3) একই তাপমাত্রায় থাকে, অন্যথায় প্রকৃতির মৌলিক নিয়ম - শক্তি সংরক্ষণের নিয়ম - লঙ্ঘন করা হবে।

বিভিন্ন জোড়া ধাতুর জন্য, যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য তার নিজস্ব হবে, একটি ভোল্টের দশম এবং একশতাংশ থেকে কয়েক ভোল্ট পর্যন্ত।

যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য চেহারা জন্য কারণ বুঝতে, এটা বিনামূল্যে ইলেকট্রন মডেল ব্যবহার করা সুবিধাজনক.

জোড়ার উভয় ধাতুই পরম শূন্য তাপমাত্রায় থাকুক, তাহলে ফার্মি সীমা সহ সমস্ত শক্তি স্তর ইলেকট্রন দিয়ে পূর্ণ হবে। ফার্মি শক্তির মান (সীমা) ধাতুতে পরিবাহী ইলেকট্রনের ঘনত্বের সাথে সম্পর্কিত:

m হল ইলেকট্রনের বাকি ভর, h হল প্লাঙ্কের ধ্রুবক, n হল পরিবাহী ইলেকট্রনের ঘনত্ব

এই অনুপাতটিকে বিবেচনায় রেখে, আমরা দুটি ধাতুকে বিভিন্ন ফার্মি শক্তির সাথে ঘনিষ্ঠ সংস্পর্শে নিয়ে আসি এবং তাই পরিবাহী ইলেকট্রনের বিভিন্ন ঘনত্বের সাথে।

আমাদের উদাহরণ হিসাবে ধরে নেওয়া যাক যে দ্বিতীয় ধাতুতে পরিবাহী ইলেকট্রনের উচ্চ ঘনত্ব রয়েছে এবং সেই অনুযায়ী দ্বিতীয় ধাতুটির ফার্মি স্তর প্রথমটির চেয়ে বেশি।

তারপরে, যখন ধাতুগুলি একে অপরের সংস্পর্শে আসে, তখন ধাতু 2 থেকে ধাতু 1 পর্যন্ত ইলেকট্রনের একটি প্রসারণ (এক ধাতু থেকে অন্য ধাতুতে অনুপ্রবেশ) শুরু হবে, কারণ ধাতু 2 এ শক্তির মাত্রা পূর্ণ থাকে যা প্রথম ধাতুর ফার্মি স্তরের উপরে। , যার মানে এই স্তরগুলি থেকে ইলেক্ট্রনগুলি ধাতু 1 শূন্যপদ পূরণ করবে।

এই ধরনের পরিস্থিতিতে ইলেকট্রনগুলির বিপরীত আন্দোলন শক্তিগতভাবে অসম্ভব, যেহেতু দ্বিতীয় ধাতুতে সমস্ত নিম্ন শক্তির স্তরগুলি ইতিমধ্যে সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ।অবশেষে, ধাতু 2 ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হবে এবং ধাতু 1 নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হবে, যখন প্রথম ধাতুর ফার্মি স্তরটি আগের চেয়ে বেশি হয়ে যাবে এবং দ্বিতীয় ধাতুর স্তরটি হ্রাস পাবে। এই পরিবর্তনটি নিম্নরূপ হবে:

ফলস্বরূপ, যোগাযোগকারী ধাতু এবং সংশ্লিষ্ট বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মধ্যে একটি সম্ভাব্য পার্থক্য দেখা দেবে, যা এখন ইলেকট্রনের আরও বিস্তার রোধ করবে।

এর প্রক্রিয়াটি সম্পূর্ণভাবে বন্ধ হয়ে যাবে যখন সম্ভাব্য পার্থক্য দুটি ধাতুর ফার্মি স্তরের সমতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি নির্দিষ্ট মান পর্যন্ত পৌঁছাবে, যেখানে ধাতু 2 থেকে নতুন আগত ইলেক্ট্রনগুলির জন্য ধাতু 1 এবং ধাতু 2-এ কোন মুক্ত স্তর থাকবে না। ধাতু 1 থেকে ইলেকট্রন স্থানান্তরের সম্ভাবনার উপর কোন স্তর মুক্ত করা হবে না। শক্তির ভারসাম্য আসবে:

যেহেতু ইলেক্ট্রনের চার্জ নেতিবাচক, তাই আমাদের সম্ভাব্যতার সাপেক্ষে নিম্নলিখিত অবস্থান থাকবে:

যদিও আমরা প্রাথমিকভাবে ধাতুগুলির তাপমাত্রাকে পরম শূন্য বলে ধরে নিয়েছি, তবুও একইভাবে যে কোনও তাপমাত্রায় ভারসাম্য ঘটবে।

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে ফার্মি শক্তি সেই একক ইলেকট্রনের চার্জকে নির্দেশিত একটি ইলেকট্রন গ্যাসে একটি একক ইলেকট্রনের রাসায়নিক সম্ভাবনা ছাড়া আর কিছুই হবে না এবং যেহেতু ভারসাম্যের অবস্থার অধীনে উভয় ধাতুর ইলেক্ট্রন গ্যাসের রাসায়নিক সম্ভাবনা। সমান হবে, শুধুমাত্র তাপমাত্রার উপর রাসায়নিক সম্ভাবনার নির্ভরতা বিবেচনায় যোগ করা প্রয়োজন।

সুতরাং, আমাদের দ্বারা বিবেচনা করা সম্ভাব্য পার্থক্যকে অভ্যন্তরীণ যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য বলা হয় এবং সিরিজ পরিচিতির জন্য ভোল্টার আইনের সাথে মিলে যায়।

আসুন এই সম্ভাব্য পার্থক্যটি অনুমান করি, এর জন্য আমরা পরিবাহী ইলেকট্রনের ঘনত্বের পরিপ্রেক্ষিতে ফার্মি শক্তি প্রকাশ করি, তারপরে ধ্রুবকের সংখ্যাসূচক মানগুলি প্রতিস্থাপন করি:

এইভাবে, মুক্ত ইলেক্ট্রন মডেলের উপর ভিত্তি করে, ধাতুগুলির অভ্যন্তরীণ যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য এক ভোল্টের শতভাগ থেকে কয়েক ভোল্ট পর্যন্ত মাত্রার ক্রম অনুসারে।