Pasivní bezdrátová komunikace

[Lojza1]

Samozřejmě budu rád, když nebudu muset první Lojzovu rovnici odvozovat. Ale obávám se, že rovnice pro termoemisi sama o sobě nezaplaší démona vakuové diody. Připadá mi, že tam bude třeba nějak zakomponovat i sekundární emisi vyvolanou pomalými elektrony přicházejícími z vakua, aby toho ta horká anoda opačným směrem emitovala dost.

[Lojza1]

Vygoogloval jsem teď zajímavou bakalářskou práci, ale odpověď na toto téma se v ní asi nenajde. I tak stojí za to do ní nakouknout. Nevěděl jsem, že se energetickým využitím termoemise někdo zabývá jako smysluplným směrem výzkumu.
https://www.vut.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=193812

[Lojza1]

Vzpomněl jsem si teď na výše probíraného démona vakuové diody a napadla mě analogie s pohltivostí a odrazivostí povrchů, ostatně také zmíněnými v tomto vlákně. Toto vlákno je tak trochu o termodynamice.
Je teoretickým názorem potvrzovaným experimenty, že mezi tělesy se shodnou teplotou povrchu neproudí energie sáláním převážně nějakým preferovaným směrem, a to bez ohledu na jejich odrazivost resp. pohltivost. Lze předpokládat, že obdobně nebudou preferovaným směrem proudit elektrony vakuem mezi elektrodami se shodnou teplotou.
Poměrně snadná cesta k zaplašení démona vakuové diody by mohla být přes takovou analogii s jevem, jehož popis je známý a bezesporný.
Termoemise by zde byla analogická k pohltivosti a sekundární emise analogická k odrazivosti. Nešlo by tedy o sekundární emisi nutně závislou na teplotě. Na teplotě by byla závislá termoemise, která by u běžné anody byla vlivem vysoké výstupní práce poměrně slabá ve prospěch sekundární emise. (Nepředpokládám, že by byla možná analogie k černému tělesu, protože povrch s nulovou výstupní prací by nevedl ke smysluplným vzorečkům.)
Ono by to ale v této analogii překvapivě znamenalo, že povrch s vysokou výstupní prací by elektrony převážně odrážel, a to třeba i nezávisle na jeho teplotě. Takže nejlépe by vakuová dioda fungovala jako zdroj elektrické energie, kdyby obě elektrody, teplá katoda i studená anoda, byly kysličníkové a co nejvíc by se lišila jejich teplota.
Takto mi to už dává smysl. Třeba to téma někdo už zpracoval. Nevím, nejsem fyzik.
Tímto tedy dodatečně souhlasím s Custem, že (po doplnění touto analogií a nezbytnou sekundární emisí) by vzoreček pro termoemisi mohl pro zohlednění teplot elektrod stačit.

[Artaban001]

Termoemisním způsobem fungoval nějaký typ jadernýho reaktoru, který fungoval v Ruských družicích. Viz strana 23. zmiňované bakalářské práce linknuté uživatelem "Lojza1"

[Lojza1]

[Cust]

[Cust]

[Artaban001]

Já v tomhle žádnýho "démona" nevidím - na tu bakalářku jsem se díval, ale očima člověka bez znalostí vyšší úrovně matematicko-fyzikálních znalostí (ty vzorce mě nic neříkají) a dospěl jsem následujícímu závěru. Pokud zahřeješ ve vakuu materiál tak, aby došlo k termoemisi, opustí elektrony materiál, ale zůstanou po nich "zbývající" protony, takže se elektrony budou držet poblíž. To stejný se stane i s anodou, pokud bude mít stejnou teplotu a bude ze stejnýho materiálu. Zkrátka se nic dít nebude, i když to celý zahřeješ na teplotu blízkou degradaci (roztavení třeba) - a když propojíš anodu z katodou, tak se nic dít nebude. Ovšem pokud budeš anodu intenzívně chladit, některý elektrony dosáhnou z katody anodu a způsobí proud - opuštěný elektron v katodě bude nahrazen jiným, co bude poslán z anody vedením. Takže můj závěr zní, je to jako u tepelnýho stroje, termoelektrického generátoru, parní stroj - pohání to tepelný spád. Čím je vyšší, tím to funguje víc. Bohužel ale u termoemisního zdroje je ten tepelný spád extrémní, protože jde o minimální vzdálenosti. To, že se elektrody dělají z takových materiálu, z jakých se dělají je už kvůli tomu, aby se tento princip vylepšil - aby to mělo vyšší účinnost.
Připomíná mi to jednu debatu o primitívním unipolárním motorku, který zdánlivě nemá stator - hračka z vrutu, tužkové baterie, kulatýho magnetu a kusu drátu. Stačil trochu jiný úhel pohledu a uvědomění síly magnetu a ten stator byl zřejmý a do očí bijící.

[Lojza1]

Cust: Já myslím, že v původně předpokládané podobě, tedy jako teplotně závislá sekundární emise, by ta rovnice nebyla pro zaplašení démona nezbytná. To mi vychází z té analogie. Neznamená to, že tam teplotní závislost není. Nejspíš i je. Ale pro zaplašení démona není nezbytná. Podstatné je, že je tam v té analogii nějaká sekundární emise jako nezbytný doplněk k termoemisi. Takže bych už se v tom moc neangažovat. Zdánlivý paradox už pro mne není znepokojivým paradoxem.

Totiž, kdyby sekundární emise nebyla teplotně závislá, tak by se asi nekonal výchozí experiment, při kterém tekl proud při žhavé katodě a studené anodě, ale (předpokládám bez experimentu) netekl při studené katodě a žhavé anodě. Předpokládám, že pokud budeme mít černé těleso a lesklé těleso a jedno bude mít vyšší teplotu než druhé, výkon přenášený mezi nimi sáláním bude nějaký, a pokud jejich teploty prohodíme, bude s opačným znaménkem stejný. Možná se mýlím, nepromýšlel jsem to. Pokud by proud při žhavé anodě měl být mnohem menší, než při žhavé katodě, měla by být sekundární emise teplotně závislá, aby se tím vysvětlil rozdíl v té analogii.

[Lojza1]

Artaban001: Pokud je mezi katodou a anodou ve vakuu nepatrná vzdálenost, není to problém v přestupu tepla. Teplo se mezi elektrodami přenáší sáláním a tam u velkých blízkých rovnoběžných ploch nehraje jejich vzdálenost žádnou roli. Podstatné je to pro vyrobitelnost a dlouhodobou spolehlivost, pokud jsou to mikrometry při vysokých teplotách a třeba i radiaci.
S těmi protony se mi to nezdá. Jasně, chvilku trvá, než na místo po vyraženém elektronu přiletí nějaký jiný. Ale je to víceméně vodič. Vyražený elektron prostě odletí rychlostí odpovídající zbylé energii. Spíš je problém s odstíněním elektronovým mrakem, pokud je anoda moc daleko. Pro termoelektrický generátor, u kterého se požaduje účinnost, je potřebné, aby elektron nemusel překonávat takovou bariéru, přitom v nějaké části dráhy hodně zpomalit a tím ten mrak sám utvářet. Protože to už pak limituje proudovou hustotu. Mrak zhoustne natolik, že elektrony nad nějakou proudovou hustotou se jeho odpudivou silou vrací na katodu. Ale to jsou jiné jevy v principu nesouvisející s termodynamickým démonem.
No a ten démon se týká elektrod z navzájem různých materiálů s rozdílnou výstupní prací. To je tedy jiný případ, než uvádíš.

[Cust]

Nevím jestli tě správně chápu, tak jen k tomu delta záření: sekundární emise je hlavně závislá na potenciálu, sekundární elektrony emitované z nejkladnější elektrody se vrací zpět do elektrody - utíkají "proti napětí" na nejkladnější místo. Teplota bude mít vliv na materiálové konstanty (Richardsonova k., Lojzova k., výstupní práce, ...) a tím ovlivní velikost delta záření. Pokud překonáš jistou teplotu ("teplota varu") sekundární emise razantně stoupne. Tento experiment jsem nechtěně ověřil energetickými protony na grafitovém "noži". Potenciál na noži proti okolí jsem nastavoval pomocí regulovatelného zdroje 90-200 V. Sekundární elektrony měli energii do cca 160 eV při primárním toku protonů o energii 24 MeV.

[Cust]

Nevím jestli tě správně chápu, tak jen k tomu delta záření: sekundární emise je hlavně závislá na potenciálu, sekundární elektrony emitované z nejkladnější elektrody se vrací zpět do elektrody - utíkají "proti napětí" na nejkladnější místo. Teplota bude mít vliv na materiálové konstanty (Richardsonova k., Lojzova k., výstupní práce, ...) a tím ovlivní velikost delta záření. Pokud překonáš jistou teplotu ("teplota varu") sekundární emise razantně stoupne. Tento experiment jsem nechtěně ověřil energetickými protony na grafitovém "noži". Potenciál na noži proti okolí jsem nastavoval pomocí regulovatelného zdroje 90-200 V. Sekundární elektrony měli energii do cca 160 eV při primárním toku protonů o energii 24 MeV.

[Lojza1]

Já nevím. Tady jde o sekundární emisi vyvolanou elektrony dopadajícími na elektrodu s dost malou energií. Spíš je podstatná poměrně vysoká teplota té elektrody. Právě nad tím uvažuji, jestli je to opravdu sekundární emise, nebo, jak na první stránce vlákna mínil Artaban001, nějaké odpuzování přilétajících elektronů už na vnější straně povrchu elektrody. Představuji si, jak při rostoucí teplotě roste na vnitřní straně povrchu té elektrody koncentrace elektronů, které zevnitř materiálu přilétají k povrchu a silou vázaných kladných nábojů jsou odráženy zpět. Pokud ale jejich tepelná energie ještě nestačí k překonání těch elektrických sil materiálu elektrody, zároveň se z podstaty věci nedostanou tak daleko, aby svým nábojem odpudily elektrony přilétající zvenku. Takže stále spíš předpokládám, že se přilétající elektron dostane dovnitř a vyvolá sekundární emisi, ke které by ale nedošlo, kdyby zvenku nepřiletěl - to je ten rozdíl mezi termoemisí a sekundární emisí v závislosti na materiálu a jeho výstupní práci. Ta sekundární emise by rovněž měla mít pravděpodobnost rostoucí s teplotou a s koncentrací těch horkých elektronů těsně pod povrchem. Nevím, jak moc se k tomu hodí poznatky kolem sekundární emise s elektrony s vyšší energií nebo třeba protonů nebo například kladných iontů jako u doutnavého výboje.

Ještě mě teď napadlo, že kdyby na povrchu vodiče byla vrstva vázaných záporných nábojů, tak by vlastně povrch mohl odpuzovat a odrážet elektrony přilétající k povrchu zevnitř i zvenku. To by pak ale elektron, který by tak tak překonal výstupní práci a vyletěl z elektrody ven, měl ve vakuu relativně velkou rychlost, kterou by mu ta vrstva elektronů na rozloučenou udělila. A tak to podle experimentů nejspíš není. Také nevím, jak by taková vázaná záporně nabitá vrstva mohla existovat. Proto se mi ta představa o odpuzování elektronů anodou opravdu moc nezdá.

[Artaban001]

S těma protonama jsem to myslel tak, že pokud atom zbavíš elektronu, díky tomu, že bude mít tím pádem víc protonů, než elektronů, bude nabitý kladně - tím se bude snažit elektron přitáhnout zpět, aby se náboje vyrovnaly. V případě termoemise bude elektron vypuzen tepelnou energií a pokud zasáhne protější destičku - elektrodu, která nebude zahřátá a tudíž nebude vypuzovat svoje elektrony - tak ten přijatý elektron tam bude nadbytečný a tím se destička nabije záporně. Máš kladně nabitou destičku žhavou, záporně nabitou studenou a když je propojíš, máš elektrický proud. Pohon obstarává spád tepla. Kdyby to mělo 100% účinnost, tak se bude bude teplo transportovat na anodu a budeš muset víc chladit a katodu víc ohřívat. Podle mě v případě nažhavenýho torza magnetronu to má účinnost kolem zlomku procenta (tak jak to je - elektrický ohřev snad 100% účinnost má a beru jej jako model tepelnýho zdroje)

[Lojza1]

Artaban001: Tak to ano, s tím vším bych přinejmenším v principu souhlasil. Ten elektron nebude chybět v tom místě, odkud vyletěl, ale rozumím, jak to bylo míněno. Jen se to celé netýká té horké vakuové diody s kysličníkovou katodou a niklovou anodou a jejího domnělého démona, o kterých tu byla řeč.