Cтраница 3
Для того чтобы убедиться в пригодности и простоте метода Друде, применим его для вычисления электропроводности и теплопроводности металла ( пользуясь моделью Зоммерфельда) и выведем формулу Зоммерфельда для закона Видемана-Франца. [31]
![]() |
Температурная зависимость теплопроводности для двух видов меди. [32] |
Отметим, что, хотя изменение характеристик материала токовводов может привести к изменению их оптимальной формы, оно, однако, не меняет соответствующего оптимальным условиям тепло-притока w0 / I0, который одинаков для всех - материалов, подчиняющихся закону Видемана-Франца. [33]
При обычных температурах ( комнатных и более высоких) отношение Х / ( сгТ), как следует из экспериментов, оказывается постоянной величиной, не зависящей ни от температуры, ни от сорта металла, и эта закономерность получила название закона Видемана-Франца. [34]
Аддитивность величин xpk и, пока что отнюдь не очевидна; она не учитывает рассеяния тепловых волн ( фононов) электронами. Справедливость соотношения Видемана-Франца как для легких, так и для тяжелых металлов указывает на большую величину такого рассеяния. Как будет показано ниже, можно предположить, что теплопроводность решетки легких металлов в отсутствие свободных электронов должна достигать величины того же порядка, что и вся теплопроводность х х Л е ( около 0.2 - - 0.3 кал - см 1 -град. Это противоречие в какой-то степени напоминает парадокс классической теории металлов относительно теплоемкости электронов: в нашем случае недостаточным оказывается вклад теплопроводности кристаллической решетки, тогда как при рассмотрении теплоемкости металлов оказывается, что исчезает электронная теплоемкость. [35]
Как следует из закона Видемана-Франца и как подтвердили измерения, электронная часть теплопроводности составляет при комнатных температурах для невырожденных электронов около 0.001 кал. Как показано в разделе тепловых свойств, с появлением собственной проводимости роль носителей тока в теплопроводности повышается. [36]
Концепция рассмотрения электронов как частиц была понята раньше, чем соответствующая концепция для фононов, и, хотя для понимания движения электронов необходимо знать волновые аспекты поведения, теории электро - и теплопроводностей металлов смогли уже в начале этого столетия объяснить большинство экспериментальных данных. Такие теории могут объяснять качественно закон Видемана-Франца [247] и его обобщение, данное Лоренцем [151], причем оба закона первоначально были обнаружены экспериментально. [37]
Ионы, как и электроны, переносят тепловую энергию наряду с электрическими зарядами. К ним можно также отнести соотношение Видемана-Франца, согласно которому при удельной электропроводности а 1000 ом 1 см 1 теплопроводность / эл составляет около 1 10 - 3 кал / град. [38]
Вт - Ом / К2 - число Лоренца; сг - электропроводность, ( Ом - м) - 1; Т - температура, К. Для большинства металлов и сплавов закон Видемана-Франца справедлив при высоких и очень низких температурах. [39]
![]() |
При низких температурах значения. [40] |
Следует отметить что закон Видемана - Франца верен только в области нормальных и высоких температур и не подтверждается в области низких температур. На рис. 95 представлены значения константы закона Видемана-Франца, вычисленные по экспериментальным данным. Мы видим, что при низких температурах у разных металлов обнаруживается неодинаковое отклонение от закона Видемана - Франца. При всем том теоретическое предвычисление константы закона Видемана - Франца, хотя бы только и для достаточно высоких температур, несомненно представляет выдающееся достижение классической теории электропроводности металлов. [41]
![]() |
Соотношение между максимальной температурой токоввода и падением напряжения на нем при избыточном токе. ( Выделенная точка соответствует оптимальному току. [42] |
При токах выше оптимального напряжение быстро возрастает. Эта зависимость справедлива для всех материалов, удовлетворяющих закону Видемана-Франца. Следовательно, измерение напряжения является чувствительным и удобным методом контроля температуры токоввода. [43]
Тот факт, что столкновения почти упругие, а переданный импульс может быть сравним с импульсом электрона ( hq - hqjj - h / a), позволяет оценивать кинетические коэффициенты с помощью г-приолижения для легких частиц в тяжелом газе ( см. § 9 Гл. Отметим, что такие оценки и b приводят к закону Видемана-Франца как в полупроводниках, так и в металлах. [44]
![]() |
Атомная теплопроводность различных жидкостей в точках плавления, вычисленная в зависимости от среднего атомного веса. [45] |