Видемана Франца закон

В начале XX в. Друде и Лоренц применили к электронам проводимости металлов кинетическую теорию газов и ввели представления об электронном газе. Эта теория свободных электронов хорошо объясняла закон Ома и связь электрической проводимости с теплопроводностью (закон Видемана—Франца), но не объяснила главного отличия металлов от других твердых тел, а именно температурную зависимость электрической проводимости. Действительно, в теории свободных электронов Друде и Лоренца кинетическая энергия электрона равна [c.130]

Видемана-Франца закон) [c.437]

Предположение о том, что электроны в металле свободно перемещаются и в отсутствие электрического поля, подтверждается рядом экспериментальных фактов. Так, обнаруживается универсальная связь между электропроводностью и теплопроводностью металлов. Теплопроводность металлов значительно выше, чем теплопроводность изоляторов найдено, что отношение электропроводности и теплопроводности, по крайней мере при средних температурах, является универсальной функцией температуры и не зависит от природы металла (закон Видемана — Франца). Это указывает на общность механизма обоих процессов перенос тепла, как и перенос электричества, осуществляется за счет движения свободных электронов следовательно, свободные электроны в металле имеются и в отсутствие электрического поля. Факт существования в металлах свободно перемещающихся электронов подтверждается также явлением термоэлектронной эмиссии (испускание электронов нагретыми металлами). Следует отметить, что распределение скоростей электронов в металле, как показывает опыт, является максвелловым. Таким образом, наличие в металлах электронного газа можно считать экспериментально подтвержденным. Предположив, что электронный газ в металле обладает свойствами классического идеального газа, Друде дал теоретическое истолкование наблюдаемой на опыте зависимости между теплопроводностью и электропроводностью. Был объяснен ряд термоэлектрических явлений. Правда, возникли расхождения между теоретическими и экспериментальными значениями теплоемкости металлов. Согласно классическому закону равнораспределения энергии электронный газ должен давать вклад в теплоемкость металла, равный 3/2 Я а а 1 моль свободных электронов (если металл одновалентный, это вклад на 1 моль вещества). Однако экспериментально установлено, что вклад электронов в теплоемкость практически равен нулю. Это противоречие нашло объяснение наос- [c.183]

Закон Видемана—Франца [c.511]

Видемана-Франца закон 3/97, 98 [c.566]

Теплопроводность металлов изменяется параллельно электропроводности. Согласно закону Видемана — Франца отношение теплопроводности металла к его электропроводности есть величина постоянная, которая лишь немного изменяется с изменением природы металла. Некоторые наиболее важные металлы в порядке уменьшения величин теплопроводности следует расположить в такой ряд Ag, Си, Аи, 2п, N1, Ре, Р1, Hg. [c.219]

С. Теплопроводность полупроводников. Полупроводники занимают промежуточное положение между металлами и изоляторами. Их теплопроводность можно оценить как сумму решеточной и электронной Х теплопроводности. Последняя может быть рассчитана по закону Видемана— Франца—Лоренца [c.191]

Чистую медь используют в электротехнической промышленности и в теплообменных аппаратах (электро- и теплопроводности связаны законом Видемана — Франца — Лоренца). [c.385]

Взаимодействие электронов проводимости с остовами ато.мов, расположенными в узлах кристаллической решетки, обусловливает высокую теплопроводность металлов. Связь между теплопроводностью, электрической проводимостью и температурой выражается обобщенным законом Видемана — Франца — Лоренца [c.264]

Выведите закон Видемана—Франца, согласно которому отношение теплопроводности металла к его электропроводности пропорционально Т, а коэффициент пропорциональности имеет одинаковое значение для всех металлов. Обратите внимание, что это количественная формулировка известного из обычной практики правила, что хорошие электрические проводники, например медь, серебро, обладают и хорошей теплопроводностью. [c.88]

Уже сравнительно давно стало известно, что в металлах валентные электроны покидают свои атомы, образуя как бы электронный газ, пронизывающий кристаллическую решетку металла. Наличие электронного газа является основной причиной высокой электропроводности (ст) и теплопроводности (X) металлов. С помощью таких представлений можно объяснить, хотя и не очень легко, закон Видемана — Франца [c.138]

Предложена формула для расчета Я путем Линеаризации ее температурной зависимости в средней точке рассматриваемого интервала (То =189 К), исходя из закона Видемана — Франца, и с использованием линейной аппроксимации зависимости полного удельного электросопротивления по формулам (4.31) и [c.89]

Соотношение (389) было впервые (1853 г.) установлено Видеманом и Францем и носит их имя. Закон Видемана—Франца утверждает, что число [c.225]

Основные термоэлектрические параметры взаимосвязаны соотношениями Кельвина, а для параметра применим еще и закон Видемана—Франца [c.604]

По величине электропроводности рассчитаны значения теплопроводности при комнатной температуре, обусловленной свободными носителями тока. На основе закона Видемана—Франца электронная (дырочная) теплопроводность составляет соответственно [2] для вырожденного и невырожденного полупроводника 0,001 и 0,0016 кал см.сек. град на каждые 1000 ож [c.306]

Аппроксимирующие коэффициенты Вк, рассчитанные с помощью ЭВМ [108], и экспериментальные [106] и рассчитанные значения р приведены в табл. 160. Следует отметить, что кубическая зависимость идеального удельного электросопротивления согласуется с законом Видемана — Франца, по которому [c.82]

Чистая медь используется для нужд электротехнической промышленности и для теплообменных аппаратов, так как электро- и теплопроводность связаны между собой законом Видемана—Франца— Лоренца. [c.386]

Важным достижением теории Друде-Лоренца принято считать вывод закона Видемана-Франца. [c.312]

Закон Видемана-Франца — эмпирическое соотношение, открытое в 1853-м году. Согласно ему отношение к/а не зависит от сорта металла. В 1882-м году Л. Лоренц дополнил утверждение, заметив, что отношение к/ аТ) равно универсальной постоянной Ь, получившей название числа Лоренца (см. ниже). В настоящее время закон [c.312]

Предположение о том, что электроны в металле свободно перемещаются и в отсутствие электрического поля, подтверждается рядом экспериментальных фактов. Так, обнаруживается универсальная связь между электропроводностью и теплопроводностью металлов. Теплопроводность металлов значительно выше, чем теплопроводность изоляторов найдено, что отношение электропроводности и теплопроводности, по крайней мере при средних температурах, является универсальной функцией температуры и не зависит от природы металла (закон Видемана — Франца). Это указывает на общность механизма обоих процессов перенос тепла, как и перенос электричества, осуществляется за счет движения свободных электронов следовательно, свободные электроны в металле имеются и в отсутствие электрического поля. Факт существования в металлах свободно перемещающихся электронов подтверждается также явлением термоэлектронной эмиссии (испускание электронов нагретыми металлами). Следует отметить, что распределение скоростей электронов в металле, как показывает опыт, является максвелловым. Таким образом, наличие в металлах электронного газа можно считать экспериментально подтвержденным. Предположив, что электронный газ в металле обладает свойствами классического идеального газа, Друде дал теоретическое истолкование [c.206]

Теплопроводность металлов. Закон Видемана-Франца. [c.188]

Теплопроводность металлов и закон Видемана-Франца в квантово-механическом представлении [c.217]

Показать, что для применимости закона Видемана — Франца необходимо, чтобы изменение энергии электрона при столкновении с тепловыми фононами или примесями было мало по сравнению с Т. [c.86]

Перейдем теперь к примесной теплопроводности металла Я для ее оценки проще всего воспользоваться законом Видемана — Франца (5.10). Подставляя (5.16) в (5.10), находим [c.88]

При более высоких температурах число электронов, участвующих в процессе теплопроводности, продолжает расти пропорционально температуре, но в то же время их длина свободного пробега падает вследствие электрон-фо-нонного взаимодействия. Первое явление доминирует во всем температурном диапазоне в металлах с высокой концентрацией дефектов решетки, что находит отрансение в постоянном росте теплопроводности с увеличением температуры. Напротив, в чистых металлах теплопроводность достигает максимума при той температуре, при которой начинает проявляться электроп-фононпое взаимодействие, что влечет за собой падение теплопроводности в остальном температурном диапазоне (см. 4.5.6). При температурах выше примерно 150 К теплопроводность X и электрическая проводимость а связаны соотношением, называемым законом Видемана—Франца—Лоренца [c.191]

Закон Видемана—Франца. Найдем отношение коэффициента теплопроводности к коэффициенту электропроводности. Из (388а) и (382) имеем [c.225]

Металлы и сплавы. Скорость рассеяния электронов фононами очень слабо изменяется как при полном, так и при частичном изотопическом замещении (см. раздел, посвящённый электропроводности). Это приводит к тому, что изотопический эффект в электронной теплопроводности не может быть большим. Экспериментально и теоретически этот эффект в металлах специально, по-видимому, не исследовался. Достаточно надёжную оценку величины эффекта можно сделать, исходя из известного линейного по массе изотопического эффекта в электросопротивлении [см. формулу (12.1.10) и используя закон Видемана-Франца, связывающий электронную теплопроводность с электропроводностью сг Хе = LquT Lq = 2,445 10 Вт Ом/К — число Лоренца). Электронная теплопроводность лёгкого изотопа выше, чем тяжёлого. При комнатных температурах, что для многих твёрдых тел отвечает ситуации Т 0D, изотопический эффект в Хе, видимо, должен быть практически нулевым — не более 1-2% даже для металлов из самых лёгких элементов. При низких температурах можно ожидать, что величина эффекта будет нескольких десятков процентов для химически чистых металлов. В металлических сплавах, а также в химически грязных металлах изотопический эффект будет значительно подавлен из-за рассеяния электронов на примесях и других дефектах решётки. [c.78]

Как показал Тэйлор [32, 33], карбиды обладают необычной высокотемпературной теплопроводностью. При температуре выше 500 °С фононный и электронный вклады в общую проводимость в Ti почти одинаковы. Электронный вклад оценивается по закону Видемана — Франца Ке = LqTI , а фононный — по разности Kg = = К. — Ке- Согласно теории [34], решеточный вклад должен уменьшаться пропорционально поскольку проводимость ограничивается процессами переброса. Однако проведенные эксперименты показали, что Kg почти не зависит от температуры. Вильямс [36], а также Радосевич и Вильямс [37] проанализировали эти результаты и пришли к выводу, что наблюдаемое изменение вызвано сильным взаимодействием фононов с точечными дефектами. Последнее ослабляет температурную зависимость Kg- Это фоионное рассеяние связано главным образом с изменением силовых констант, а не средней массы частиц при возникновении вакансий в решетке. [c.198]

Однако эта зависимость скорее качественная, соответствующая характеру зависимостей Аир, чем количественная, поскольку рассчитанное значение В (см. ниже) отличается от рекомендованного в [24] приблизительно на 40%. Такое расхождение можно объяснить тем, что закон Видемана — Франца справедлив в большей мере для чистых металлов, каковыми является большинство гиперпроводников, но и для них лишь в первом приближении, поскольку величина L, строго говоря, не является константой, а зависит от температуры [24]L [c.82]

Анализ формул Поэлла показывает, что с погрешностью 10—20% они аппроксимируют закон Видемана — Франца. С другой стороны, расчет значений Я по формулам Поэлла для меди и алюминия и их сплавов показывает, что погрешность аппроксимации резко возрастает по мере приближения к нижней границе температурного интервала 78—300 К. При этом наибольшая погрешность аппроксимации имеет место для наиболее чистых образцов алюминия и достигает 200—300%. [c.89]

Для разных образцов поликристаллических графитов высокая теплопроводность сочетается с низким удельным электросопротивлением. Произведение сопротивления ом см) на теплопроводность кал/см - сек -°С) равно Qk [206, 820, 821] gk 0,000307. Для разных графитов среднее значение pfe при комнатной температуре равно0,00031, хотя величина q может изменяться в 2 раза. Такое постоянство произведения не означает, что здесь справедлив закон Видемана—Франца, поскольку теплопроводность графита не определяется движением электронов [466, 469, 962, 964, 1045]. Тем не менее это эмпирическое соотношение позволяет определять теплопроводность по электропроводности, измерить которую гораздо легче. [c.77]

Вопрос о природе электронной проводимости был предметом многих рабо и долгих споров. Сейчас его можно считать в общих чертах разрешенным Еще Друде (1900) и Лоренц (1900) исходили из картины электронногс газа , образованного свободными электронами внутри металла, движущимис беспорядочно подобно молекулам идеального газа. Это движение должно под чиняться законам кинетической теории газов под влиянием внешнего поля оно должно из беспорядочного превращаться в направленное течение электронного газа. Такая теория хорошо объясняет закон Видемана-Франца отношение теплопроводности к электропроводности в проводниках I рода про порционально абсолютной температуре. С рядом других фактов она однакс находится в разительном противоречии. В частности, 1 граммэлектрон долже [c.266]

Определение коэффициентов теплопроводности различных материалов осуществляется опытным путем. Значения коэффициентов теплопроводности колеблются в очень ш ироких пределах. Наибольшего З1начен1ия коэффициенты теплопроводности достигают у металлов, доходя до величины Х= = 360 ктл/м °С н для серебра и Х = = 330 ктл/м °С ч для красной меди. Объясняется это тем, что в соответствии с современными воззрениями теплопроводность металлов обусловливается переносом энергии в основном свободными электронами, что хорошо согласуется с законом Видемана — Франца, согласно которому отношение теплопроводности и электропроводности чистых металлов при заданной температуре есть величина постоянная. [c.17]

Как отмечалось в задаче 2 к предыдущему параграфу, для прнмеинмости закона Видемана — Франца необходимо, чтобы рассеяние электрона на примесном центре было упругим. Это обусловливается большой массой примесных центров по сравнению с массой электрона. Кроме того, необходимо, чтобы энергия первого возбужденного состояния примесного центра была велика по сравнению с Т. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология