Закон Видемана — Франца

Коэффициент теплопроводности металлов и сплавов. В современной физике теплопроводность металлов рассматривается как перенос энергии преимущественно свободными электронами. При этом не исключается передача тепла при помощи колебательных движений атомов или в виде упругих звуковых волн, но эта доля тепла незначительна По сравнению с той долей тепла, которая передается электронным газом. Такое представление хорошо согласуется с уже давно установленной закономерностью, согласно которой отношение коэффициента теплопроводности к коэффициенту электропроводности металлов при заданной температуре есть величина постоянная (закон Видемана и Франца). Это положение для чистых металлов достаточно хорошо подтверждается экспериментом лучшие проводники электричества являются и лучшими проводниками тепла (серебро, медь, золото). [c.269]

Наиболее впечатляющим успехом модели Друде в то время, когда она была предложена, явилось объяснение эмпирического закона Видемана п Франца (1853 г.). Закон Видемана — Франца утверждает, что отношение х/о теплопроводности к электропроводности для большинства металлов прямо пропорционально температуре, причем коэффициент пропорциональности с достаточной точностью одинаков для всех металлов. Эта удивительная закономерность видна из табл. 1.6, где приведены измеренные значения теплопроводности и отношение х/аГ (называемое числом Лоренца) для некоторых металлов нри двух температурах, 273 и 373 К. [c.35]

Это и есть закон Видемана — Франца, где /,= /2( в/е) =1Д IX ХЮ Вт-Ом/К независимо от сорта металла. Постоянная L но-." ,т название — числа Лорентца. [c.194]

Заметим, что в реальной ситуации отношение Кэл/а оказывается величиной постоянной, не зависящей ни от сорта металла, ни от температуры, только при комнатных и более высоких температурах. В промежуточной области температур (между низкими и обычными) указанное отношение зависит от сорта металла й от температуры, поскольку теплопроводность в этой области меняется с температурой не так быстро, как это следует из закона Видемана — Франца, если определять теплопроводность металлов по их электропроводности. Это отклонение от закона Видел. на — Франца связано с тем, что средние длины свободного пробега электронов, соответствующие тепло- и электропроводности, вообще говоря, различны, а не одинаковы, как это предполагается в теории. Они с достаточно большой точностью равны только при высоких температурах. [c.195]

В собственном полупроводнике, где нет никаких примесей и дефектов, время релаксации определяется рассеянием носителей на фононах. При обсуждении закона Видемана — Франца мы отмечали (гл. 6), что средняя длина свободного пробега электрона обратно пропорциональна концентрации фононов [формула (6.103)], которая, в свою очередь, в области высоких температур пропорциональна температуре. Таким образом, [c.250]

Было показано, что если время релаксации можно определить независимо от вида g(k), то закон Видемана—Франца (13.15) должен выполняться. В п. 14 мы выяснили, что именно этот случай осуществляется при высоких температурах. Следовательно, при высоких температурах вне зависимости от зонной структуры имеем [c.267]

Формула (18.9) была выведена в предположении независимости времени релаксации от g(k). Такое предположение приводит к закону Видемана — Франца не только в отсутствие магнитного поля, но н при поле любой величины, т. е. [c.278]

Разделив (8.86) на (8.84), получим установленный в 1853 г. экспериментально закон Видемана—Франца [c.159]

Теплопроводность металлов и сплавов можно оценить, используя закон Видемана—Франца [c.339]

Это соотношение выражает закон Видемана—Франца. Константа в правой части, называемая числом Лоренца, имеет теоретическое значение, равное (л е /ЗА ). [c.461]

Закон Видемана — Франца — Лорентца для большинства металлов хорошо подтверждается при температурах, близких к нормальной или несколько повышенных. [c.15]

Теплопроводность металлов. За передачу теплоты через металл в основном ответственны те же свободные электроны, которые определяют и электропроводность металлов ti число которых в единице объема металла весьма велико. Поэтому, как правило, коэффициент теплопроводности металлов намного больше, чем коэффициент теплопроводности диэлектриков (см. табл. 5-1). Очевидно, что при прочих равных условиях, чем больше удельная электрическая проводимость у металла, тем больше должен быть н его коэффициент теплопроводности. Легко также видеть, что при повышении температуры, когда подвижность электронов в металле и соответственно его удельная проводимость v уменьшаются, отношение коэффициента теплопроводности металла к его удельной проводимости y Jy должно возрастать. Математически это выражается законом Видемана —Франца —Лоренца [c.195]

Закон Видемана—Франца—Лоренца выполняется (в области температур, близких к нормальной или несколько повышенных) [c.195]

Это соотношение отличается от закона Видемана — Франца, описывающего электронную проводимость в металлах. В графите перенос тепловой энергии примерно на 99% происходит за счет колебаний кристаллической решетки, а электронная проводимость мала. Это положение подтверждается также тем, что добавка в графит бора изменяет его электрические свойства в широких пределах без заметного воздействия на теплопроводность. [c.169]

Учитывая результаты, приведенные на рис. 1.2, и зависимости чисел Лоренца от температуры (т. е. по существу решение вопроса о выполнимости закона Видемана — Франца) для жидких металлов, можно сделать следующие выводы. [c.26]

По мнению некоторых исследователей, это свидетельствует с наличии неупругого рассеяния в жидких металлах, поскольку упругое рассеяние характеризуется одинаковым временем релаксации для тепло- и электропроводности и, следовательно, свидетельствует о строгом выполнении закона Видемана — Франца. [c.26]

Используя закон Видемана—Франца о связи между теплопроводностью и электропроводностью, можно вычислить значения теплопроводности жидкой ртути в области высоких температур. Электропроводность жидкой ртути при температурах от О до 600° С исследована Ней-майером. На фиг. 87 дана зависимость тепло- [c.86]

Существует определенная связь между теплопроводностью Л, и электропроводностью а, поскольку носителями электрической энергии, как и тепловой, в металлах являются свободные электроны. Согласно закону Видемана — Франца отношение теплопроводности к электропроводности изменяется пропорционально абсолютной температуре [Л. 11] [c.8]

Закон Видемана—Франца отношение коэффициента теплопроводности % к проводимости не зависит от вида металла и пропорционально абсолютной температуре [c.210]

Закон Видемана — Франца. Отношение удельной теплопроводности Я к удельной электропроводности v. для всех металлов при температурах выше дебаевской приблизительно одинаково и зависит только от температуры [c.141]

Оба эти рассмотрения приводят к закону Видемана — Франца — Лоренца [151] [c.25]

Если определять с помощью закона Видемана — Франца — Лоренца (ВФЛ) теплопроводность очень чистых простых металлов по их электропроводности, то общий характер поведения теплопроводности получается правильным (почти вся теплопроводность [c.26]

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.. [c.171]

Условия применимости закона Видемана — Франца — Лоренца [c.185]

Очевидно, что при любых числовых коэффициентах закон Видемана — Франца — Лоренца нарушается, так как отношение [c.197]

В работах [273, 274] с помощью закона Видемана — Франца найдена теплопроводность /. (Тк) и, кроме того (на основе теории теплопроводности сверхпроводников) произведено разделение электронного и решеточного тепловых потоков в сплавах. Это позволило использовать теплопроводность как метод нахождения щели в сложных системах. — Прим. ред. [c.250]

Отклонение от закона Видемана —Франца— Лоренца в основном связано с непостоянством соотношения между значениями электронного и решеточного вклада в величину теплопроводности (подробнее см. [9]). [c.281]

Закон Видемана — Франца, открытый экспериментально, утверждал, что при комнатной температуре для металлов отношение удельной теплопроводности к электрической проводимости есть величина по- рис. Э.О. зависимость L = Л./ОГ от Г/Од стоянная. Позднее Лоренц по- для металла с различной степенью дефекта [c.55]

Выражение закона Видемана—Франца—Лоренца было получено в приближении, что электроны представляют собой идеальный газ. Однако с точностью до постоянной это выражение можно получить, полагая, что электроны подчиняются статистике Ферми — Дирака и их взаимодействие с ионами решетки носит дискретный [c.55]

Физический смысл этого выражения состоит в том, что сечение должно быть несколько больше у того материала, электрическое сопротивление которого больше. Таким же образом сечение должно быть меньше у того материала, коэффициент теплопроводности которого больше. Если отношение р/х одинаково у материалов обеих ветвей, сечения ветвей, очевидно, одинаковы. По закону Видема-на — Франца для большинства металлов отношение коэффициентов теплопроводности и электропроводности при постоянной тем- [c.22]

Теплопроводность металлов. Металлы в отличие от других твердых тел, как правило, являются хорошими проводниками теплоты и электричества. Этот факт позволил П. Друде (1900) сделать первые заключения о механизме передачи теплоты в металлах, связав его с наличием в них большого числа свободных электронов, являющихся носителями электричества. Друде и Ло-рентц разработали теорию электро- и теплопроводности, хорошо объясняющую закон Видемана — Франца, установленный экспериментально еще в 1853 г., согласно которому отношение теплопроводности К к удельной электропроводности а для большинства металлов пропорционально температуре Т, при этом коэффициент (пропорциональности L одинаков для всех металлов [c.192]

Если бы закон Видемана — Франца выполнялся ири всех температурах, то Xg можно было бы легко получать из измерений электросоиротивления. [c.289]

Влияние температуры на А. С ростом температуры X чистых металлов обычно убывает (исключение алюминий), для них отношение I к коэфициенту электропроводности приблизи- тельно постоянно (закон Видемана—Франца) и [c.483]

В 19М г. Альтенкирх провел термодинамический анализ возможности использования эффекта Пельтье для генерации холода Л. 74]. Вследствие того что им были рассмотрены металлические материалы, в котО рых действовал закон Видемана — Франца, устанавливающий для металлов связь между теплопроводностью и электропроводностью, результаты анализа оказались весьма пессимистическими. Альтенкирх пришел в своей работе к выводу о бесперспективности термоэлектрического ох-. лаждения максимальные разности температур оказались весьма незначительными, а расходы электроэнергии на порядок превышали затраты энергии в других холодильных системах. [c.159]

Размерные эф кты в теплопроводвостн. В металлах перенос тепла осуществляется электронами н фононами, но электронная компонента — доминирующая. При Г > 0д и при достаточно низких темп-рах, когда электров-фояонное рассеяние мало по сравнению с злектрон-примесным, вклад электронов в коэф. теплопроводности X определяется Видемана — Франца законом, т. е. повторяет зависимость а 3). При Т 0д, когда существенно электрон-фононное рассеяние, электронная теплопроводность в пластинах х сл 3/ту/1. В проволоках х со o((i), но с иным, чем в законе Видемана — Франца, коэф. пропорциональности. [c.245]

Исследование теплопроводноети металлов и сплавов представляет значительный интерес в связи с широким использованием их на практике. Во многих случаях, зная электропроводность, можно найти величину теплопроводности с помощью закона Видемана — Франца — Лоренца. Однако идеальное тепловое сопротивление очень чистых металлов в основном обусловлено рассеянием электронов на фононах, и в области промежуточных температур, как это обсуждалось в 1 гл. 11, закон ВФЛ для них перестает быть справедливым. Теплопроводность на самом деле оказывается меньшей, чем это следует из закона ВФЛ. В сплавах, с другой стороны, рассеяние электронов на примесях может быть столь велико, что электронная компонента теплопроводности достаточно ослабляется и становится существенной решеточная компонента. Поскольку в электропроводности такая компонента отсутствует, в случае сплавов закон ВФЛ дает заниженное значение теплопроводности. [c.213]

Подставляяя значения для Су и в выражение для Хе, получаем следующее соотношение мен<ду тепло- и электропроводностью у.е а=ЪТ (к1е) , которое является законом Видемана — Франца — Лоренца при комнат- [c.281]

При выводе закона Видемана — Франца — Лоренса было допущено, что электроны ведут себя аналогично молекулам идеального газа. Однако с точностью до постоянной это выражение можно получить, допустив, что электроны подчиняются статистике Ферми—Дирака и их взаимодействие с ионами решетки носит дискретный характер. В этом случае [c.281]

Для всех металлов отношение коэффициента теплопроводности К к уделыюч электропроводности у (закон Видемана- -Франца) [c.96]

Физика твердого тела (1985) -- [ c.192 ]

Теплотехнический справочник том 1 издание 2 (1975) -- [ c.96 ]

Основы теории металлов (1987) -- [ c.44 ]

Физика твердого тела Т.2 (0) -- [ c.35 , c.36 ]

Введение в термодинамику Статистическая физика (1983) -- [ c.317 ]

Физика твердого тела Т.1 (0) -- [ c.35 , c.36 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...