论原子结构热力学和原子价键原理（一）

1、中国科技论文网 PAGE PAGE 13 论原子结构热力学和原子价键原理(一) 邹 伟 明 山东大学微生物学研究所 (山东济南山大南路27号 (250100) E-mail: 摘 要: 本文对导电体的原子结构与热力学温度的关系进行了研究探讨，根据通电导体的电阻温度关系推导出环境热度T能当量消除电导G形成温热差电阻RT而使其R相应增大和通电功率I2R相应减小的电导温度关系特性，推知由中心原质子p的正电力子数值nv形成了导电体的电导G并电引力吸收环境自由电量e 或电中和吸收环境离散热量R形成了导电体的结构电阻RS和原子的质量子数值nv，因此，导电体的可表现电阻R为RT与RS之和。由于环境热度T与n

2、v呈反比关系而使原子的过饱和的电力子数值nv转变成了热力子数值Nv并离散释放为焦耳楞次热量Q。由于环境冷度K与原子的nv呈正比关系因而可经变温或降温处理使导电体表面形成正极电势eV而相对表现电压U或者形成正极电势差U而表现超导。关键词:原子结构;热力学温度; 超导中图分类号: O052.11. 前 言 已知金属导电体是由金属原子以金属键相互键合形成的均质原子聚集结构并以导电体表面自由电量的定向流动状态表现金属导电体的高电导和低电阻特性的，并且由导电体的电阻温度系数可知金属导电体的电阻具有与环境热力学温度呈正比的关系特性。本文从金属电阻率的温度关系特性入手，对导电体的原子结构与热力学温度的关系以

3、及原子的结构类型和原子价键的形成等问题进行研究探讨。2. 导电体的电学结构与热力学温度的关系已知电阻是由两点间电压决定其电流强度的一个物理量, 而金属导电体的电阻率具有随环境温度t的升高而增大的特性： =(1 +t) 由此可知, 当环境温度t升高时，金属导电体的电阻率会随t乘积值的增大而相应增大, 可以推测，当t升高至达到最高温度时,导电体的电阻率就会相应增大至最大值，而当t降低至达到绝对零度时, 电导体的电阻率就会相应减小至最小值而处于超导状态。因此, 金属原子结构与作用温度有着相对应的关系。已知正负电荷之间的相互作用关系属于电引力中和吸收的数值结构关系，由于电阻R是导电体表面电荷定向流动的

4、电量损耗参数和电流阻碍力，因此，电阻R与作用温度t的正比关系说明电阻属于由导电体的流通电流产生焦耳楞次热量的电学表现。已知一段通电导体中产生的焦耳楞次热量Q正比于电流强度I的平方、该段导体的电阻R和通电时间t三者的乘积，并用关系式表示为Q(焦耳) = I2Rt或者Q(热卡) = 0.24I2Rt，由于导电体的电阻R与其电导G呈反比关系，因此，如果设电导G的总值等于电阻的总值并等于1，则电阻R和电导G就应分别为:R = 1GG = 1R，而焦耳楞次热量Q就应来源与电导G等值有关的原子结构成份： W =Q = GU2 =(GU)2R因此，电阻性金属导体的通电功率W或在单位时间内产生的焦耳楞次热量Q

5、应等于该导电体的电导G与电压U乘积的平方乘以导电体的电阻R，式中的电流强度I则为电导G与电压U的乘积因而应属于电导G的电流表现量。如果通电导体在单位时间内产生的Q所表现的环境温度的升高程度为+T，导电体的电阻温度系数为，该导电体的电流强度I则改变为： 而当导电体处于降温T环境时，其电流强度I则改变为： 由此可知，通电导体中电阻R的存在是导体产生焦耳楞次热量Q的原因，而环境温度的升高程度+T对导体的热作用则使得导电体的电导G相应减小为1(R+T)和导电体的电流I和通电功率IU相应减小为(1(R+T)U和(1(R+T)U2而产生了热形成电阻T 从而使得导电体的可表现电阻R相应增大，即： 同理，当通

6、电导体处于降温T环境时，冷环境对通电导体的冷作用则会使得导电体的电导G相应增大为1(RT)并使得导电体的电流I和通电功率IU相应增大至(1(RT)U和(1(RT)U2 从而使导电体的可表现电阻R相应减小，即： 由此可知，由于通电导体中的常温固有电阻R的存在和电阻释热作用产生的焦耳楞次热量Q应该属于电阻离散热量QR，即： QR = I2 R t而通电导体由于电阻温度系数的温度释热作用所生成的焦耳楞次热量Q应该属于温度离散热量QT，即： QT = (1(R +T)U2t因此，通电导体产生的焦耳楞次热量Q应该属于电阻离散热量QR与温度离散热量QT之和： Q = QR + QT由于温度离散热量QT属于

7、环境热度T作用通电导体的电导G使之当量产生数值上的增减效果而使得导体电阻R的阻值产生相应变化的，因此，降低环境热度T可使通电导体的电导G相应增大从而使得导体电阻R的阻值相应减小，反之，升高环境热度T可使通电导体的电导G相应减小从而使得导体电阻R的阻值相应增大，因此，导电体的热形成电阻T应该属于因其电导数值G的减小程度而形成的，而该种作用热度T与导体电阻R的正比关系就应属于作用热度T对电导G的当量热消除作用。如果导电体的电导G属于金属原子结构中的质子p表现的正电引力强度，则导电体的固有电阻R就应该属于质子p的正电引力强度G中和吸收环境自由电量e而形成的电中性的原子结构电量e，可由此推知通电导体产

8、生的焦耳楞次热量Q应该是导电体由于其电导或质子p的正电引力强度G的减小而相应释放出的过饱和的原子结构电量e，因此，焦耳楞次热量Q应该属于电负性的游离态热粒子，而由于作用热度T可当量消除质子p的正电引力强度G从而使得处于电中和结构态的原子结构电量e当量转变成为游离态而离散释放到环境中形成了温度离散热量QT，因此，焦耳楞次热量Q应来源于原子结构电量e的离散释放过程。反之推导，原子结构电量e的形成或最初形成只能来源于质子p的正电引力G对环境焦耳楞次热量Q的电引力中和吸收的固定作用，并且由于原子结构电量e属于电中性数值结构因而可推知原子结构电量e与电绝缘体或非金属原子的固有电阻R的形成有直接关系，因此

9、，焦耳楞次热量可用R表示，而处于电中和结构态的焦耳楞次热量则可用R表示并应等同于原子结构电量e。由于单质金属原子表面显现的正电引力G处于球面均匀等值状态，可由此推知表现正电引力G的质子p应该是处在金属原子结构的中心位置因而质子p应称作原质子p，而导电体金属原子就应该属于由中心原质子p的呈中心辐射线状的正电引力G与电负性的环境焦耳楞次热量Q表现电引力中和吸收关系而形成的数值结构体，并且由于金属原子具有界线分明的表界面和电导G呈线性数值表现因而可推知p的正电引力G应为有限长度的等值线段。如果用电导G表示p引力线段的半径长度，则p引力线段的长度总值就应该为G，而热生电阻T= R的总值就应为R并与电导

10、总值G等值反比而以此表示导体原子的p引力线段长度总值G的减小程度： G = GT R = 1(G-T)而通电导体两端的电势差或电压U就应该属于导体一端表层原子显现的p引力数值或表现的电导数值G对导体另一端表层原子的结构电量e相对形成和显现的电负性自由电量e的电性吸引力，而流通电流I则属于电导数值G对相对形成的电负性自由电量e的电引力吸收趋势的数值平衡转移过程。 由此可知，当环境热度T升高至达到热力学温度的上限值T时，由T形成的热生电阻R应达到最大值，而其电导G和电流强度I则相应减小至0值： I = (GT)U当环境热度T降低至绝对零度0T时，由T形成的热生电阻R就应降低至0值，而其电导G和电流

11、强度I则相应增大至最大值： I = (G0T)U因此，R应与T等值，G应与0T等值。由此可知，金属导电体两端由于T的不同而形成的电导值差G就应该属于导电体两端的温差电势U，即： U = G(GT)= G或者 U = G (G(R +T)= G而该温差电势U中的高值电导G一端的正电引力平衡趋势会使得低值电导G一端的导电体表层原子的结构电量e 相对显现为电负性的自由电量e而趋于由温差电势U的负极端平衡转移流向U的正极端从而形成导电体表面电流I以及电流I的定向流通过程，并由于导电体固有电阻R的存在和T的形成而离散释放出相应的焦耳楞次热量Q。由于自由电量e形成于导电体的低值电导端与高值电导端的结构电量

12、e的差值，很显然，是由均质导电体原子的平均结构电量e 形成了金属导电体的高电导低电阻特性并由其中含有的高值结构电量原子对高值电导G的相对掩蔽性和对表面电流I的流通阻碍力而形成了导电体的常温固有电阻R。因此，结构电量e的最大值应等于电导总值G与环境自由电量e或环境游离热量R的乘积。 由以上推导结果可知通电导体应存在两种形式的可表现电阻R：一种可表现电阻是由于环境温度升高而形成的R+T的温度热作用使得金属导体的表现电导G和流通电流I相应减小而形成的热生电阻，该种热生电阻可称为热差电阻RT，即： RT = QT = R(GT)或者 RT = QT = G(GT )反之推导，由于环境温度降低而形成的R

13、T的温度冷作用则可使得金属导体的表现电导相应增大为G+T而趋于电引力吸收环境自由电量e而使e转变成结构电量e 或者趋于电中和吸收环境游离热量R 而使R 转变成结构热量R 从而形成原子的结构质量成份和导电体的固有电阻R, 即： Re(G+T)(T(e)或者 RR(R(RT )( GR) 由此形成的结构电量e或结构热量R则使得导电体的可表现电导G相应减小而转变了导电体的冷形成电阻R，因此，冷形成电阻R的最大阻值应为G(GR)或G(Ge)并属于原子结构质量的参与数值因而可称其为结构电阻RS而属于第二种可表现电阻。因此，通电导体的表现电阻R应为结构电阻RS与热差电阻RT之和。结构电阻RS与作用热度T呈

14、反比关系，而热差电阻RT则与作用热度T呈正比关系。3. 导电体的原子结构与热力学温度的关系已知氢原子属于没有核结构而只有一个中心原质子p和一个外围电子e组成的最小质量的原子并且p与e相互表现电引力中和结构关系而形成了氢原子的结构质量数值和原子半径，因此，如果设空间冷度为K和K的总值为K并与空间热度T的总值T呈等值反比关系并且设氢原子的电阻温度系数等于1，则空间冷度值K就应与氢原子的电导总值G属于等值关系，而其结构电阻可形成的最大阻值RS就应为KR并表示已参与电引力中和结构的游离热量R的总值。如果电导总值K(G)与环境游离热量总值K(R)的电引力中和结构关系属于饱和结构电阻总值RS形成和原子半径

15、等值收缩为最小值的关系，则氢原子的结构半径r(p)就应与RS呈等值反比关系，即：r(p)G= 1(K)RS或者 r(p)G= KRS由此可推知氢原子处于空间冷度K1或者绝对零度T0环境时可使其原质子p的电导数值相应表现最大值K(G)，因而可依据环境游离热量R或环境自由电量e的满足程度而达到饱和结构电阻值1KRRS的原子质量结构状态。由于结构电阻RS处于数值饱和状态的氢原子的表界面应表现电中性因而使得结构电阻RS数值饱和的氢原子转变成为或表现为结构质量数值处于饱和态的中子n，而处于空间冷度K= 0或空间热度T = T环境的氢原子的电导数值就应相应减小至0K(G)因而使得其RS相应减小至0K(R)

16、而处于零结构质量数值状态。可由此推知原子或金属原子应该属于由于处于低温K环境或是由于原子核质量的结构充填使得结构质量数值或结构电阻数值R处于不饱和态的无核氢原子或具核氢原子。因此，当原子或金属原子处于降温K环境时应表现其G随K相应增大和其RS趋于随K相应增大的电引力吸收环境自由电量e或电中和吸收环境游离热量R的数值结构过程，该过程应属于和可称为原子电结构数值的冷形成作用。而当原子或金属原子处于升温T环境时则应表现其G和其RS同时随T相应减小的原子释放焦耳楞次热量Q或R的原子放热过程，该过程则应属于和可称为原子电结构数值的热解离作用。如果设单位焦耳楞次热量Q或R的的单位总值等于1并与G等值，则可

17、将氢原子的四种电热力学数值单位定义如下：原质子p的正电引力线长度G的总值单位可称为正电力子nv，其分值单位可称为正电(量)子e；热差电阻RT的总值单位可称为热力子Nv，其分值单位可称为热(量)子R；自由电量e的总值单位可称为电力子nv，其分值单位可称为电(量)子e；结构电阻RS或结构电量e或结构热量R的总值单位可称为质量子nv，其分值单位可称为层(量)子e。氢原子的电热力学结构关系可表示如下： 1nv(e) = 1nv(e)1 nv(e) nv(e) = nv(e)nv(e) 1nv(e)= 1nv(e)1 Nv(R) Nv(R)= nv(e)nv(e)由于电力子nv或热力子Nv与正电力子nv

18、相互表现电引力中和吸收的数值结构关系而形成原子a的质量子数值nv并且其nv与环境冷度K等值, 因此，环境热度的升高程度T应与孤立原子a的nv呈等值反比关系因而表现为原子放热过程：环境冷度的升高程度K则与孤立原子a的nv呈正比等值关系因而表现为原子吸热过程，即： 由此可知，导电体的热差电阻RT就应该是金属原子的nv或nv数值随T相应减少而导致原子结构的nv数值过饱和而形成了过饱和数值T(Nv)离散的电学表现。因此，由于环境热度T的质量热解离作用而形成的T(Nv)就应为： T(Nv) =T(Q )= 1(nvT)因此，当T升高至使nv或nv减小至为零时即应标志着原子的nv数值经T的热作用已全部过饱

19、和解离转变成了T(Nv)而使得原子转为裸质子p状态，此时的作用热度T就应为上限值T。由此推知金属原子的可利用电能量E0应为: E0 = KT(nv)已知空间热度T与空间冷度K属于互呈等值反比关系的空间标度物理量并且原子的nv与环境冷度K 呈正比等值关系，因此，处于空间冷度K环境的原子的nv数值就应为K(nv)而与空间冷度K等值，而原子的结构nv与其nv的数值比值nv/nv则相应表示了原子的范围半径，原子的nv与其结构nv的数值比值nv/nv则表示了质量子数值nv的饱和程度。由此可知，环境热度T越低或环境冷度K越高则其K(nv)相应越大，所能形成的Nv就会相应越小；环境热度T越高或环境冷度K越低

20、则其K(nv)相应越小，所能形成的Nv就会相应越大。因此，环境热度T对原子或中子的K(nv)和K(nv)具有等量热消除作用，即： K(nv) = K(nv) = 1KT 由上述原子的结构热解离关系可知，当引火热量为Q0时，由于受作用原子的nv1数值随引火热度T0而减小因而产生了相应的离散热量Nv1，而该Nv1的热作用T则使得相邻原子的nv2相应减小而使其结构键断裂并同时产生了离散热量Nv2，该过程在常态条件下可连续进行形成连锁反应过程，因此，燃烧和爆炸的原子热变反应过程应为： nv1T0(Q0)= nv1-(T(Nv1)T0(Q0) nv2T(Nv1)= nv2 -(T(Nv2)T(Nv1)T

21、(Q0) nv3T(Nv2)= nv3 -(T(Nv3)T(Nv2)T(Nv1)T(Q0)n(nv)T(Q0)= n(nv) - n(T(Nv)T0(Q0)式中的n(T(Nv)表示燃烧和爆炸过程中物质分子连续解离释放出的总离散热量和相应形成的空间热膨胀量。以上多原子连锁反应过程则属于物质连续线性燃烧和爆炸的分子热解离过程。 由于原子是由K(nv)与不饱和的nv数值组成的质量结构体，当原子处于K(nv)与K(nv)等值状态时，说明原子a的nv已达到饱和并使a处于表界面呈电中性的类中子状态： 而当原子a置于K作用下时，以上比值关系的倒数就应表示了原子nv数值的不饱和程度e并表现为导电体的电导G和原

22、子表面显现的正极电势eV： 由此可知，原子处于低温K条件下形成的nv相对处于高值因而高值态原子属于冷形成原子，原子处于高温T条件下形成的nv则相对处于低值因而低值态原子应属于热形成原子，并由于处于K作用下的原子nv的饱和数值小于1从而使受作用原子表面显现出过饱和的正电性数值e而形成了可表现电导G和正极电势eV并与原态原子的nv相对形成了电势值差为U的自由电量eV。由此可知，K与T之间的变化程度越大，受作用原子的nv的饱和数值相应越小，原子表面显现的nv数值则相应越大： U =(K+K)nv-(K-T)nv= eV由于相对过饱和的原子的nv表层数值表现为原子的自由电量eV，而绝对过饱和的原子的n

23、v表层数值则表现为原子的离散热量Nv，因此，处于不同作用温度下的同种原子就会形成不同的表面电量或离散热量。由于处于不同K条件下的同种原子能显现出不同值的eV，因此，当eV原子之间或导体的eV端面之间形成正极电势差U时，低正极电势eVL端面形成的eV趋于向相对高正极电势eVH端面进行数值平衡转移而形成电流I： eVH =eVL + eV = U 由于电阻R的形成既与电路导体的平均nv数值的相对减小程度有关，又与该电路导体的平均nv数值的相对饱和程度有关，但是由两正极电势eV端面之间形成的正极电势值差U导体中的nv数值的平衡转移过程却不会使流通过程中的eV达到绝对过饱和程度因而在电流流通过程中就不

24、会形成过饱和数值Nv，因此，该通电导体的电阻R就应等于零或小于零而使导电体处于超导表现状态。4. 结 论 由上述研究可得出如下结论:1、 作用热度T 对导电体的电导G或原子的正电力子数值K(nv)具有等量消除作用，即： G = 1KT K(nv) = 1KT 并因此使得原子的电力子nv形成过饱和数值T(Nv)而产生焦耳楞次热量Q，即： 因此，环境冷度K越高则其K(nv)相应越大，所能形成的Nv就会相应越小；环境热度T越高则其K(nv)相应越小，所能形成的Nv就会相应越大。2、通电导体存在两种形式的可表现电阻R，一种是由于环境温度升高T的热作用使导电体的电导G和电流I相应减小而表现出的热差电阻R

25、T = T，另一种是由于环境温度降低K的冷作用使电导体的可表现电导G相应增大而趋于电引力中和吸收电负性的环境游离热量R 或环境自由电量e而形成的结构电阻RS，因此，通电导体的表现电阻R为结构电阻RS与热差电阻RT之和，结构电阻RS与环境热度T呈反比关系，热差电阻RT则与环境热度T呈正比关系。 3、氢原子是由中心原质子p的正电力子数值nv与电力子数值nv表现电引力中和吸收关系组成的质量结构体，当所结构的nv数值达到饱和状态时则形成表界面呈电中性的中子n。金属原子属于具中心核质量的氢原子。 4、原子的正电力子数值nv与环境冷度K呈正比等值关系，原子处于降温K环境时趋于表现其质量子数值nv相应增大的

26、电引力吸热过程因而属于原子电结构数值的冷形成作用： 原子处于升温T环境时则表现其质量子数值nv相应减小的原子放热过程因而属于原子电结构数值的热解离作用： 5、由于原子的正电力子nv和导电体的电导G与环境冷度K呈正比等值关系因而可经变温(TK)或降温(K)处理使导电体形成正极电势eV而相对表现电压U或者形成正极电势差U使导电体的电阻R等于零或小于零而表现超导，即： U=(K+K1)nv(KK2)nv= eVHeVL = eVOn the Structural Thermodynamics of Atom and the Principium of Atomic Valence（一） Zou Wei Ming Microbiology Institute in Shandong University (No.27, Shanda South Road,