
【化】 Wien's effect
dimension; maintain; preserve; thought; tie up
【化】 dimension
favour; grace; kindness
effect
【医】 effect
维恩效应(Wien Effect),指强电场作用下电解质溶液的电导率异常增大的现象。该效应由德国物理学家威廉·卡尔·维恩(Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien)于1927年发现并命名,揭示了离子在极高电场强度下的特殊行为,是物理化学和电化学领域的重要基础理论之一。
电场对离子氛的影响
在低电场中,电解质溶液中的离子被带相反电荷的“离子氛”包围,阻碍离子迁移。当电场强度超过临界值(通常 > 10 V/m)时,离子氛被破坏,离子迁移阻力骤降,导致电导率显著升高 。
公式表达:
$$ Delta kappa = kappa_E - kappa_0 propto E^{1/2} $$
其中 (kappa_E) 为强电场下的电导率,(kappa_0) 为常规电导率,(E) 为电场强度。
非线性响应特征
维恩效应打破了欧姆定律的线性关系,属于典型的非线性电化学现象。其强度与离子价态、溶剂介电常数及温度相关,高价离子(如 Ca²⁺、Al³⁺)效应更显著 。
高压电化学技术
该效应为脉冲电场灭菌、电穿孔基因转染等技术提供理论支撑。例如,食品工业利用高压脉冲电场(PEF)破坏微生物细胞膜,其效率与维恩效应导致的离子通道激活直接相关 。
经典实验证据
维恩通过测量硫酸铜等溶液在10 V/m电场下的电导率,首次验证效应存在。现代研究通过太赫兹光谱证实,强电场可使离子水合层结构重组,降低迁移能垒 。
原始文献
Wien, W. (1928). Über die Abweichungen der Elektrolyte vom Ohm'schen Gesetz. Annalen der Physik, 392(5), 327–352. DOI:10.1002/andp.19283920502
(维恩关于电解质偏离欧姆定律的开创性论文)
理论深化
Onsager, L. (1934). Deviations from Ohm's Law in Weak Electrolytes. Journal of Chemical Physics, 2(9), 599–615. DOI:10.1063/1.1749541
(昂萨格对维恩效应的量子力学解释)
现代应用综述
陈洪渊等. (2015). 强电场下离子传输行为的谱学研究进展. 物理化学学报, 31(10), 1823–1834. DOI:10.3866/PKU.WHXB201506013
(南京大学团队对维恩效应机制的谱学分析)
关于“维恩效应”的详细解释如下:
“维恩效应”这一术语在中文物理文献中并不常见,可能为翻译或特定语境下的表述。根据现有资料推测,其可能关联以下两个方向:
由于术语可能存在歧义,建议结合英文原文(如“Wien effect”)或具体上下文进一步确认。维恩效应在电化学中另有定义(离子迁移率随电场强度变化的现象),但此场景下更可能指向热辐射领域。
如需更权威的物理定义,可参考《热力学与统计物理》教材或专业物理学词典。
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