Тактильная чувствительность 79 страница

ТЕРМОФИЛЬНЫЕ ОРГАНИЗМЫ (от термо... и греч. phileo - люблю), термофилы, организмы, обитающие при темп-ре, превышающей 45 °С (гибельной для большинства живых существ ). Таковы нек-рые рыбы, представители различных беспозвоночных (червей, насекомых, моллюсков ), разнообразные микроорганизмы (простейшие, бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли ) и нек-рые папоротникообразные и цветковые растения. Местообитание Т. о.- горячие источники (где темп-pa достигает 70 °С ), термальные воды, верхние слои сильно прогреваемой солнцем почвы, а также разогревающиеся в результате жизнедеятельности термогенных бактерий органич. вещества (кучи влажного сена и зерна, торф, навоз и т. п. ). Т. о., в широком смысле слова - обитатели тропиков (исключая мор. глубины и высокогорья ), а также сапрофиты и паразиты, обитающие в теле гомойотермных (теплокровных ) животных при t 35-40 " С. Нек-рые Т. о. в умеренных и высоких широтах могут рассматриваться как реликты более тёплых эпох, когда они имели широкое распространение.

Лит.: И м ш е н е ц к и п А. А., Микробиологические процессы при высоких температурах, М.- Л., 1944; Мишустин Е. H., Е м ц е в В. Т., Микробиология, М., 1970; Генкель П. А., Микробиология с основами вирусологии, М., 1974.

ТЕРМОФОБНЫЕ ОРГАНИЗМЫ (от термо... и греч. phobos - страх, боязнь ), разнообразные растительные и животные организмы, способные нормально существовать и размножаться только при относит, низких темп-pax (обычно не выше 10 °С ), а также те организмы, для к-рых такие температурные условия являются оптимальными. К Т. о. относится большинство обитателей глубин океанов, морей, крупных озёр, а также обитатели водоёмов и суши районов с холодным климатом (Арктики, Антарктики, высокогорий ). Термофобные микроорганизмы чаще наз. психрофилъными микроорганизмами, а термофобные растения - психрофитами.

ТЕРМОФОН (от термо... и греч. phone - звук ), акустический излучатель, действие к-рого основано на явлении термич. генерации звука. Осн. элемент Т.- тонкий проводник (полоска металлич. фольги, проволочка толщиной 2-6 м к м), по к-рому протекает переменный ток частоты f. Периодич. изменения темп-ры проводника и окружающего его слоя воздуха вызывают соответственные колебания давления, распространяющиеся в среде в виде звуковой волны. Частота излучаемого звука f1 = 2 f, т. к. количество выделяющегося в проводнике тепла пропорционально квадрату силы тока. Для того чтобы f i = f, через фольгу или проволочку пропускают ещё постоянный ток, величина к-рого превышает амплитуду переменного. Излучающий проводник обычно помещают в камеру с жёсткими стенками, размеры к-рой меньше длины звуковой волны X. Амплитуда звукового давления в полости камеры может быть вычислена по амплитуде тока с учётом теплоёмкости, теплопроводности и темп-ры окружающей среды и проводника, давления окружающей среды и геометрич. параметров. Поэтому Т. применяется как первичный источник звука для калибровки микрофонов. Для расширения частотного диапазона Т. его камеру заполняют газом с большей по сравнению с воздухом скоростью звука (водородом или гелием ), тогда используемое при расчёте звукового давления условие малости размеров камеры относительно длины волны выполняется до более высоких частот.

Лит.: Б е р а н е к Д., Акустические измерения, пер. с англ., М., 1952, с. 93-99.

ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, см. Химический ракетный двигатель.

ТЕРМОХИМИЯ, раздел физической химии вообще и термодинамики химической в частности, включающий измерение и вычисление тепловых эффектов реакций, теплот фазовых переходов (напр., парообразования ), теплот др. процессов, изучение теплоёмкостей, энтальпий и энтропии веществ и физико-химич. систем, а также температурной зависимости этих величин.

Экспериментальный метод Т.- калориметрия. Её содержание составляет разработка методов определения перечисленных характеристик. Для термохимич. измерений служат калориметры.

На необходимость исследования тепловых эффектов и теплоёмкостей впервые (1752-54 ) указал М. В. Ломоносов. Первые термохимич. измерения провели во 2-й пол. 18 в. Дж. Блэк, А. Лавуазье и П. Лаплас. В 19 в. в работах Г. И. Тесс а, П. Бертло, X. Ю. Томсена, В. Ф. Лугинина и других учёных техника калориметрич. измерений была усовершенствована. В нач. 20 в. развитие Т. ознаменовалось, с одной стороны, дальнейшим повышением точности и расширением интервала темп-р эксперимента, а с другой - установлением связи между энергетич. эффектами процессов и строением частиц (атомов, молекул, ионов ), а также положением элементов в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Вместе с тем росло число изученных веществ, а с сер. 20 в. теория Т. стала развиваться на основе квантовохимических и статистич. представлений.

Трудность, а иногда и невозможность непосредственного измерения тепловых эффектов многих процессов часто приводит к необходимости их определения косвенным путём - к вычислению с помощью осн. закона Т.- Гесса закона. При этом для расчётов пользуются стандартными теплотани образования ДН₂₉₈ различных веществ, а для взаимодействия органических соединений -стандартными теплотахи сгорания. Пересчёт А-Н₂₉₈ химических реакций на другие темп-ры осуществляют с помощью Кирхгофа уравнения. Отсутствие нужных для вычисления данных часто заставляет прибегать к приближённым закономерностям, позволяющим найти различные энергетич. характеристики процессов и веществ на основании их состава и строения, а также по аналогии с изученными веществами и процессами.

Данные термохимич. исследований и найденные закономерности используются для составления тепловых балансов технологических процессов, изучения теплотворности топлив, расчёта равновесий химических, установления связи между энергетическими характеристиками веществ и их составом, строением, устойчивостью и реакционной способностью. В сочетании с др. термодинамич. характеристиками термохимич. данные позволяют выбрать оптимальные режимы химич. производств.

Широкое развитие получила Т. растворов - определение теплоёмкости, теплот растворения, смешения и испарения, а также их зависимости от температуры и концентрации. Эти характеристики позволяют установить свойства отдельных компонентов, рассчитать теплоты сольватации и тепловые эффекты др. процессов, что важно для суждения о природе растворов и их структуре. Методы Т. используются в коллоидной химии, при изучении биологич. процессов, во мн. других исследованиях.

Лит.: Скуратов С. М., К о л ес о в В. П., Воробьев А. Ф., Термохимия, ч. 1-2, М., 1964-66; Мищенко К. П., Полторацкий Г. М., Вопросы термодинамики и строения водных и неводных растворов электролитов, [Л.], 1968; Experimental thermochemistry, v. 1-2, N. Y. -L., 1956-62; Кальве Э., П р а т т А., Микрокалориметрия, пер. с франц., М., 1963; Мортимер К., Теплоты реакций и прочность связей, пер. с англ., М., 1964; Бене он С., Термохимическая кинетика, пер. с англ., М., 1971; Сталл Д., Вестрам Э., Зинке Г., Химическая термодинамика органических соединений, пер. с англ., М., 1971. См. также лит. при ст. Теплоёмкость, Теплота образования, Термодинамика химическая. М. X. Карапетъянц.

ТЕРМОЦЕПТОРЫ, то же, что терморецепторы.

ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ КРАСКИ, термоиндикаторные краски, краски, содержащие различные хим. соединения, к-рые способны изменять свой цвет при определённой темп-ре. Изменение цвета может происходить, напр., вследствие разложения термочувствительного соединения (гидроокиси железа, карбоната кадмия ) или образования нового соединения в результате реакции термоиндикаторных компонентов краски (напр., образование сульфида свинца из тиомочевины и свинцового сурика ). Различают обратимые (одноили многократно восстанавливающие свой первоначальный цвет ) и необратимые Т. к. С помощью Т. к., к-рые выпускаются в виде паст или карандашей, могут быть измерены темп-ры в интервале 35-1600 °С с точностью от ±0, 5 до ± 10 °С. Применяют Т. к. в тех случаях, когда использование обычных средств термометрии затруднено или невозможно.

ТЕРМОЭДС, электродвижущая сила, возникающая в электрич. цепи, состоящей из неск. разнородных проводников, имеющих в местах контактов различную темп-ру (см. Зеебека эффект, Термоэлектрические явления).

ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТЫ, термопластичные эластомеры, синтетич. полимеры, к-рые при обычных темп-pax обладают свойствами резин, а при повышенных размягчаются, подобно термопластам. Сочетание таких свойств обусловлено тем, что Т. являются блоксополимерами, в макромолекулах к-рых эластичные блоки (напр., полибутадиеновые ) чередуются в определённой последовательности с термопластичными (например, полистирольными ). В отличие от каучуков, Т. перерабатываются в резиновые изделия (например, обувь ), минуя стадию вулканизации.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ, см. в ст. Дефектоскопия.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, совокупность физич. явлений, обусловленных взаимосвязью между тепловыми и электрическими процессами в металлах и полупроводниках. Т. я. являются эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона. Зеебека эффект состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает эдс (т е рм о э д с ), если места контактов поддерживают при разных температурах. В простейшем случае, когда электрич. цепь состоит из двух различных проводников, она наз. термоэлементом, или термопарой. Величина термоэдс зависит только от темп-р горячего Ti и холодного Т ₂ контактов и от материала проводников. В небольшом интервале темп-р термоэдс Е можно считать пропорциональной разности (Т 1 - Т ₂ ), т. е. Е = а(Т ₁ - Т ₂ ). Коэфф. а наз. термоэлектрич. способностью пары (термосилой, коэфф. термоэдс, или удельной термоэдс ). Он определяется материалами проводников, но зависит также от интервала темп-р; в нек-рых случаях с изменением темп-ры а меняет знак. В табл. приведены значения а для нек-рых металлов и сплавов по отношению к Pb для интервала темп-р 0-100 °С (положит, знак а приписан тем металлам, к к-рым течёт ток через нагретый спай ). Однако цифры, приведённые в табл., условны, т. к. термоэдс материала чувствительна к микроскопич. количествам примесей (иногда лежащим за пределами чувствительности химического анализа ), к ориентации кристаллических зёрен, термической или даже холодной обработке материала. На этом свойстве термоэдс основан метод отбраковки материалов по составу. По этой же причине термоэдс может возникнуть в цепи, состоящей из одного и того же материала при наличии температурных перепадов, если разные участки цепи подвергались различным технологич. операциям. С др. стороны, эдс термопары не меняется при последовательном включении в цепь любого количества др. материалов, если появляющиеся при этом дополнит, места контактов поддерживают при одной и той же темп-ре.

Пельтье эффект обратен явлению Зеебека: при протекании тока в цепи из различных проводников, в местах контактов, в дополнение к теплоте Джоуля, выделяется или поглощается, в зависимости от направления тока, нек-рое количество теплоты Оп пропорциональное протекающему через контакт количеству электричества (т. е. силе тока I и времени t): Q_п= nIt. Коэфф. П зависит от природы находящихся в контакте материалов и темп-ры (коэфф. Пельтье).

У. Томсон (Кельвин ) вывел термодинамич. соотношение между коэфф. Пельтье и Зеебека (а ), к-рое является частным проявлением симметрии кинетич. коэфф. (см. Онсагера теорема): П = а Т, где Т - абс. темп-pa, и предсказал существование третьего Т. я.- Томсона эффекта. Оно заключается в следующем: если вдоль проводника с током существует перепад темп-ры, то в дополнение к теплоте Джоуля в объёме п-роводника выделяется или поглощается, в зависимости от направления тока, дополнит, количество теплоты Q_т (т е пл от а Томсон a): O_t=t (Т ₂ - Т. )It, где т - коэфф. Томсона, зависящий от природы материала. Согласно теории Томсона, удельная термоэдс пары проводников связана с их коэфф. Томсона соотношением: da/dT = (т₁ - т₂ ) /Т.

Эффект Зеебека объясняется тем, что ср. энергия электронов проводимости зависит от природы проводника и поразному растёт с темп-рой. Если вдоль проводника существует градиент темп-р, то электроны на горячем конце приобретают более высокие энергии и скорости, чем на холодном; в полупроводниках в дополнение к этому концентрация электронов проводимости растёт с темп-рой. В результате возникает поток электронов от горячего конца к холодному и на холодном конце накапливается отрицат. заряд, а на горячем остаётся нескомпенсированный положит, заряд. Процесс накопления заряда продолжается до тех пор, пока возникшая разность потенциалов не вызовет поток электронов в обратном направлении, равный первичному, благодаря чему установится равновесие. Алгебраич. сумма таких разностей потенциалов в цепи создаёт одну из составляющих термоэдс, к-рую наз. объёмной.

Вторая (контактная ) составляющая - следствие температурной зависимости контактной разности потенциалов. Если оба контакта термоэлемента находятся при одной и той же темп-ре, то контактная и объёмная термоэдс исчезают.

Вклад в термоэдс даёт также эффект увлечения электронов фононами. Если в твёрдом теле существует градиент темп-ры, то число фононов, движущихся от горячего конца к холодному, будет больше, чем в обратном направлении. В результате столкновений с электронами фононы могут увлекать за собой последние и на холодном конце образца будет накапливаться отрицат. заряд (на горячем - положительный) до тех пор, пока возникшая разность потенциалов не уравновесит эффект увлечения; эта разность потенциалов и представляет собой 3-ю составляющую термоэдс, к-рая при низких темп-рах может быть в десятки и сотни раз больше рассмотренных выше. В магнетиках наблюдается дополнит, составляющая термоэдс, обусловленная эффектом увлечения электронов магнонами.

В металлах концентрация электронов проводимости велика и не зависит от темп-ры. Энергия электронов также почти не зависит от темп-ры, поэтому термоэдс металлов очень мала. Сравнительно больших значений достигает термоэдс в полуметаллах и их сплавах, где концентрация носителей значительно меньше и зависит от темп-ры, а также в нек-рых переходных металлах и их сплавах (напр., в сплавах Pd с Ag термоэдс достигает 86 мк в/°С ). В последнем случае концентрация электронов велика. Однако термоэдс велика из-за того, что средняя энергия электронов проводимости сильно отличается от энергии Ферми. Иногда быстрые электроны обладают меньшей диффузионной способностью, чем медленные, и термоэдс в соответствии с этим меняет знак. Величина и знак термоэдс зависят также от формы поверхности Ферми. В металлах и сплавах со сложной Ферми поверхностью различные участки последней могут давать в термоэдс вклады противоположного знака и термоэдс может быть равна или близка к нулю. Знак термоэдс нек-рых металлов меняется на противоположный при низких темп-pax в результате увлечения электронов фононами.

В дырочных полупроводниках на холодном контакте скапливаются дырки, а на горячем - остаётся нескомпенсированный отрицат. заряд (если только аномальный механизм рассеяния или эффект увлечения не приводят к перемене знака термоэдс ). В термоэлементе, состоящем из дырочного и электронного полупроводников, термоэдс складываются. В полупроводниках со смешанной проводимостью к холодному контакту диффундируют и электроны и дырки, и их заряды взаимно компенсируются. Если концентрации и подвижности электронов и дырок равны, то термоэдс равна нулю.

В условиях, когда вдоль проводника, по к-рому протекает ток, существует градиент темп-ры, причём направление тока соответствует движению электронов от горячего конца к холодному, при переходе из более горячего сечения в более холодное, электроны передают избыточную энергию окружающим атомам (выделяется теплота ), а при обратном направлении тока, проходя из более холодного участка в более горячий, пополняют свою энергию за счёт окружающих атомов (теплота поглощается). Этим и объясняется (в первом приближении ) явление Томсона. В первом случае электроны тормозятся, а во втором - ускоряются полем термоэдс, что изменяет значение т, а иногда и знак эффекта.

Причина возникновения явления Пельтье заключается в том, что средняя энергия электронов, участвующих в переносе тока, зависит от их энергетич. спектра (зонной структуры материала ), концентрации электронов и механизма их рассеяния, и поэтому в разных проводниках различна. При переходе из одного проводника в другой электроны либо передают избыточную энергию атомам, либо пополняют недостаток энергии за их счёт (в зависимости от направления тока ). В первом случае вблизи контакта выделяется, а во втором - поглощается теплота Пельтье. Рассмотрим случай, когда направление тока соответствует переходу электронов из полупроводника в металл. Если бы электроны, находящиеся на примесных уровнях полупроводника, могли бы точно так же перемещаться под действием электрического поля, как электроны проводимости, и в среднем энергия электронов равнялась бы энергии Ферми в металле, то прохождение тока через контакт не нарушало бы теплового равновесия (О_П = 0 ). Но в полупроводнике электроны на примесных уровнях локализованы, а энергия электронов проводимости значительно выше уровня Ферми в металле (и зависит от механизма рассеяния ). Перейдя в металл, электроны проводимости отдают свою избыточную энергию; при этом и выделяется теплота Пельтье. При противоположном направлении тока из металла в полупроводник могут перейти только те электроны, энергия к-рых выше дна зоны проводимости полупроводника. Тепловое равновесие в металле при этом нарушается и восстанавливается за счёт тепловых колебаний кристаллической решётки. При этом поглощается теплота Пельтье. На контакте двух полупроводников или двух металлов также выделяется (или поглощается ) теплота Пельтье вследствие того, что средняя энергия участвующих в токе электронов по обе стороны контакта различна.

Т. о., причина всех Т. я.- нарушение теплового равновесия в потоке носителей (т. е. отличие средней энергии электронов в потоке от энергии Ферми ). Абс. значения всех термоэлектрич. коэфф. растут с уменьшением концентрации носителей; поэтому в полупроводниках они в десятки и сотни раз больше, чем в металлах и сплавах.

Лит.: Жузе В. П., Гусенкова Е. И., Библиография по термоэлектричеству, М.- Л., 1963; Иоффе А. Ф., Полупроводниковые термоэлементы, М.- Л., 1960; 3 а и м а н Д ж., Электроны и фононы, пер. с англ., М., 1962; П о п о в М. М., Термометрия и калориметрия, 2 изд., М., 1954; Стильбанс Л. С., Физика полупроводников, М., 1967. Л. С. Стильбанс.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР (ТЭГ ), термоэлектрогенератор, устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, принцип действия к-рого основан на эффекте Зеебека (см. Термоэлектрические явления). В состав ТЭГ входят: термобатареи, набранные из полупроводниковых термоэлементов, соединённых последовательно или параллельно; теплообменники горячих и холодных спаев термобатарей. ТЭГ подразделяются: по интервалу рабочих темп-р -на низко-, средне- и высокотемпературные (диапазоны темп-р 20-300, 300-600, 600-1000 °С; материалы термоэлементов - соответственно твёрдые растворы на основе халькогенидов элементов V группы, IV группы периодической системы Д. И. Менделеева и твёрдые растворы Si-Ge ); по области применения -на космич., морские, наземные и т. д.; по типу источника тепла - на изотопные, солнечные (см. Солнечный термоэлектрогенератор), газовые и т. д. Кпд лучших ТЭГ составляет ~ 15%, мощность достигает неск. сотен кет.

ТЭГ обладают рядом преимуществ перед традиционными электромашинными преобразователями энергии, напр. турбогенераторами: отсутствием движущихся частей, высокой надёжностью, простотой обслуживания. ТЭГ применяются для энергоснабжения удалённых и труднодоступных потребителей электроэнергии (автоматич. маяков, навигац.

буев, метеорологич. станций, активных ретрансляторов, космич. аппаратов, станций антикоррозионной защиты газои нефтепроводов и т. п. ). К недостаткам совр. ТЭГ относятся низкий кпд и относительно высокая стоимость. Лит. см. при ст. Термоэлемент. H. В. Коломоец, H. С. Лидоренко.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПИРОМЕТР, прибор для измерения температуры. Состоит из термопары в качестве чувствительного элемента, подключённых к термопаре компенсационных и соединительных проводов и электроизмерит. прибора (милливольтметра, автоматич. потенциометра и др. ). Подробнее см. в ст. Термометрия.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР измерительный, прибор для измерения силы переменного тока, реже электрич. напряжения, мощности. Представляет собой сочетание магнитоэлектрич. измерителя с одним или неск. термопреобразователями. Термопреобразователь состоит из термопары (или неск. термопар ) и нагревателя, по к-рому протекает измеряемый ток (рис. ). Под действием тепла, выделяемого нагревателем, между свободными концами термопары возникает термоэдс, измеряемая магнитоэлектрич. измерителем. Для расширения пределов измерения термопреобразователей (по току от 1 а и выше ) используют высокочастотные измерительные трансформаторы тока.

Т. п. обеспечивают сравнительно большую точность измерений в широком диапазоне частот и независимость показаний от формы кривой тока, протекающего через нагреватель. Их осн. недостатки -зависимость показаний от темп-ры окружающей среды, значит, собств. потребление мощности, недопустимость больших перегрузок (не более чем Б 1, 5 раза ). Применяются преим. для измерения действующего значения силы переменного тока (от единиц мка до неск. десятков а) в диапазоне частот от неск. десятков гц до неск. сотен Мгц с погрешностью 1-5%.

Схемы термоэлектрических приборов для измерения тока: а - контактная, с одной термопарой; б, в - бесконтактные, с одной и с несколькими включёнными последовательно термопарами; г - с включением через высокочастотный трансформатор тока ТТ; 1* - измеряемый ток; г_н - нагреватель; rt - термопара; ИМ -магнитоэлектрический измеритель.

Лит.: ЧервяковаВ.И., Термоэлектрические приборы, М.- Л., 1963; Электрические измерения, под ред. А. В. Фремке, 4 изд., Л., 1973; Ш к у р и н Г. П., Справочник по электро- и электронно-измерительным приборам, М., 1972.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ, поглощение теплоты при прохождении электрич. тока через термоэлемент. Сущность Т. о. заключается в появлении разности темп-р в спаях термоэлемента; при этом на холодном спае происходит поглощение теплоты из охлаждаемого вещества, передача её к горячему спаю и далее в окружающую среду (см. Пельтье эффект). Одновременно с генерацией холода в цепи термоэлемента выделяется теплота (см. Джоуля -Ленца закон) и передаётся к холодному спаю путём теплопроводности. Результирующей характеристикой охлаждающей способности термоэлемента, используемого для Т. о., является т. н. эффективность
[ris]
где а - термоэлектрич. коэффициент, X - удельная теплопроводность, р - удельное электрич. сопротивление. Обычно при изготовлении термоэлементов для Т, о. используют полупроводники (Z = 1, 5-3, 5 град-¹), напр, тройные сплавы сурьмы, теллура, висмута и селена (см. Термоэлектрические явления). Установки с Т. о. просты по конструкции, не имеют движущихся частей и холодильных агентов, безопасны в эксплуатации, но малоэкономичны (удельный расход электроэнергии в 6-8 раз выше, чем у парокомпрессионных холодильных машин). Обычно Т. о. используется в установках с холодопроизводительностъю до 100 вт, к-рые находят практич. применение в радиоэлектронике, вакуумной технике, приборостроении, медицине и т. д. В. А. Гоголин.

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ, Ричардсона эффект, испускание электронов нагретыми телами (твёрдыми, реже - жидкостями ) в вакуум или в различные среды. Впервые исследована О. У. Ричардсоном в 1900-1901. Т. э. можно рассматривать как процесс испарения электронов в результате их теплового возбуждения. Для выхода за пределы тела (эмиттера ) электронам нужно преодолеть потенциальный барьер у границы тела; при низких темпpax тела количество электронов, обладающих достаточной для этого энергией, мало; с увеличением темп-ры их число растёт и Т. э. возрастает (см. Твёрдое тело). Главной характеристикой тел по отношению к Т. э. является величина плотности термоэлектронного тока насыщения Уо (рис. 1 ) при заданной темп-ре. При Т. э. в вакуум однородных (по отношению к работе выхода) эмиттеров в отсутствии внешних электрич. полей величина jo определяется формулой Ричардсона -Д э ш м а н а:
[ris]

Здесь А - постоянная эмиттера (для металлов в модели свободных электронов Зоммерфелъда: А = А_О = 4 л ek²m/h³ = = 120, 4 а /К²с м ², где е - заряд электрона, т - его масса, k - Больцмана постоянная, h - Планка постоянная), Т - темп-pa эмиттера в К, r - средний Для термоэлектронов разных энергий коэфф. отражения от потенциального барьера на границе эмиттера; е ф - работа выхода. Испускаемые электроны имеют Максвелла распределение начальных скоростей, соответствующее темп-ре эмиттера.

При Т. э. в вакуум электроны образуют у поверхности эмиттера объёмный заряд, электрич. поле к-рого задерживает электроны с малыми начальными скоростями. Поэтому для получения тока насыщения между эмиттером (катодом ) и коллектором электронов (анодом) создают электрич. поле, компенсирующее поле объёмного заряда. На рис. 1 показан вид вольтамперной характеристики вакуумного диода с термоэлектронным катодом. Плотность тока насыщения jo достигается при разности потенциалов Vo, величина к-рой определяется Ленгмюра формулой. При V< Vo ток ограничен полем объёмного заряда у поверхности эмиттера. Слабое увеличение j при V> Vo связано с Шотки эффектом. Рис. 1 показывает, что термоэлектронный ток может протекать и в отсутствии внешних эдс. Это указывает на возможность создания вакуумных термоэлектронных преобразователей тепловой энергии в электрическую. Во внешних электрич. полях с напряжённостью Е ^ 10^е- 10⁷ в/см к Т. э. добавляется туннельная эмиссия и Т. э. переходит в термоавтоэлектронную эмиссию.

Величину ф для металлов и собственных полупроводников можно считать линейно зависящей от Т в узких интервалах температур Д Г вблизи выбранного