Зависимость электропроводности металлов от температуры

ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ [c.255]

Эту же задачу оптимизации проводника можно решать и в видоизмененной постановке, если учитывать зависимость электропроводности а от температуры Т проводника. Для всех металлов с уменьшением температуры а растет, но определить, уменьшаются потери эксергии или нет, можно, вычислив сумму [c.95]

В процессе сварки происходит непрерывное изменение свойств металла. Вследствие зависимости удельной электропроводности металлов от температуры режим сварки будет непрерывно изменяться. Удельная электропроводность оказывается функцией координат вследствие неодинаковых температур в разных точках труб. Для ферромагнитных труб задача еще более осложняется вследствие зависимости магнитной проницаемости стали от напряженности магнитного поля и температуры и, следовательно, от координат. [c.43]

Температурная зависимость отношения коэффициента теплопроводности к коэффициенту электропроводности платины в твердом и жидком состояниях была изучена Гопкинсом [5] на предложенной им установке. Однако для расчета необходимо определение зависимости электрического потенциала от температуры исследуемого образца. Указанный метод является интегральным и не может быть применен для исследования металлов и сплавов, имеющих фазовые превращения. [c.94]

Фиг. 3.1. Зависимости электропроводности а и электронной теплопроводности чистого металла от температуры. Преобладающие механизмы рассеяния электронов указаны на оси абсцисс, В каждом случае верхняя кривая относится к более совершенному образцу,

В действительности обусловлена электронами). Описание деталей будет, однако, неправильным, так как, вообще говоря, нельзя считать эффективные значе ния I одинаковыми для электропроводности и теплопроводности. Теплопроводность при высоких температурах получается постоянной, а при низких температурах она пропорциональна температуре (мы увеличиваем на единицу степень Т в температурной зависимости электропроводности). В промежуточной области температур теплопроводность меняется с температурой не так быстро, как это следует из закона ВФЛ. Зависимости электропроводности и теплопроводности чистого металла от температуры схематически показаны на фиг. 3.1. [c.27]

Р. Э. Ленц (сын акад. Э. X. Ленца) впервые экспериментально установил соотношение между коэффициентами теплопроводности и электропроводности для металлов и исследовал зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Следует также отметить большую роль, которую сыграл в развитии учения [c.238]

Зависимость удельного сопротивления чистых металлов от температуры не может быть удовлетворительно объяснена в рамках классической электронной теории электропроводности. В современной квантовой теории электропроводности металлов доказывается, что при всех температурах, кроме абсолютного нуля, свободные электроны испытывают такие взаимодействия с узлами кристаллической решетки металла, что среднее время Т свободного пробега электронов в области средних температур обратно пропорционально абсолютной температуре Т металла [c.220]

Ом см . Последний пример, в частности, показывает, что при переходе от одной группы веществ к другой значения электропроводности могут перекрываться. Поэтому классификация твердых тел по электропроводности не является совершенно однозначной. Различие между металлами, с одно стороны, и диэлектриками и полупроводниками—с другой, проявляется достаточно четко в ходе температурных зависимостей удельной электропроводности. Для полупроводников и диэлектриков эта зависимость (в некотором интервале температур) описывается выражением вида [c.209]

Электрические свойства. По электропроводности аморфные металлы ближе к жидким металлам, чем к кристаллическим. Удельное сопротивление р аморфных металлических сплавов при комнатной температуре составляет (1—2) 10- Ом-см, что в 2—3 раза превышает р соответствующих кристаллических сплавов. Это связано с особенностями зонной структуры аморфных металлов. В кристаллических металлах длина свободного пробега электрона составляет примерно 50 периодов решетки даже при Т, близкой к температуре плавления. Отсутствие дальнего порядка в металлических стеклах обусловливает малую длину свободного пробега, соизмеримую с межатомным расстоянием. Следствием этого является повышенное удельное сопротивление и слабая зависимость его от температуры. [c.373]

СМЕШАННАЯ СВЯЗЬ. Все четыре типа связи строго не разграничены и взаимно не исключают одна другую. Тип связи может зависеть от температуры и давления. Так, германий — полупроводник при комнатной температуре является типичным представителем материала с ковалентной связью. При высоких температурах и очень высоких давлениях он приобретает металлические свойства (электропроводность). Смешанный, ковалентно-металлический тип связи возникает тогда, когда атом обладает двумя незаполненными внешними оболочками. Например, Ni и Fe имеют не до конца заполненную З -оболочку. Этим свойством обладают также элементы переходных металлов и элементы подгруппы IVB таблицы Д. И. Менделеева. Металлическую связь здесь образуют электроны внешней оболочки. Электроны незаполненной оболочки могут давать ковалентные связи, что приводит к увеличению энергии связи, появлению ее зависимости от углов и снижению радиуса действия со всеми вытекающими отсюда последствиями, характерными для ковалентной связи (табл. 1). [c.11]

Для определения результирующих потоков излучения необходимо располагать данными по коэффициентам излучения. Коэффициент излучения является сложной функцией, зависящей от природы излучающего тела, его температуры, состояния поверхности, а для металлов — от степени окисления этой поверхности. Для чистых металлов с полированными поверхностями коэффициент излучения имеет низкие значения. Так, при температуре 100 °С коэффициент излучения по отношению к его величине для абсолютно черного тела не превышает 0,1. Металлы характеризуются высокой отражательной способностью, так как из-за большой электропроводности луч проникает лишь на небольшую глубину. Для чистых металлов коэффициент излучения может быть найден теоретическим путем. Относительный коэффициент (степень черноты) полного нормального излучения для них связан с удельным электрическим сопротивлением рэ зависимостью [c.385]

Кроме того, для типичных металлов общим является характер зависимости электропроводности от температуры с повышением температуры электропроводность их уменьшается. [c.13]

Таким образом, в металлах уровень Ферми расположен в разрешенной зоне, и электронный газ сильно вырожден. В этом случае концентрация электронов практически не зависит от температуры и температурная зависимость электропроводности определяется температурной зависимостью подвижности. [c.229]

Температура плавления наиболее тугоплавкого из металлов — вольфрама равна 3377° С (>3600 К), а температура его кипения — —4700° С (—5000° К). Скрытая теплота плавления вольфрама 1160 кал г. Вольфрам обладает довольно высокой теплопроводностью и электропроводностью. Зависимость некоторых теплофизических свойств вольфрама от температуры приведена на рис. 111.32. [c.191]

Однако чтобы заполнить многие пробелы в нашем понимании металлов (иногда существенные, как в задаче о зависимости статической электропроводности от температуры) и построить хотя бы элементарную теорию диэлектриков, нам придется выйти за рамки модели статической решетки. Особенно сильно недостатки теории статической решетки проявляются в теории диэлектриков, поскольку в них электронная система сравнительно пассивна — все электроны находятся в заполненных зонах. Электроны диэлектрика принимают участие лишь в таких явлениях, в которых кристаллу сообщается энергия, достаточная для того, чтобы вызвать переброс электрона с потолка наивысшей заполненной зоны на самые нижние пустые уровни через энергетическую щель Если для диэлектриков пользоваться приближением статической решетки, то не остается степеней свободы, с помощью которых можно было бы объяснить их сложные и разнообразные свойства. [c.46]

Медь — химический элемент 1 группы Периодической системы элементов, порядковый номер 29, атомная масса 63,54. Медь — металл красного, в изломе розового цвета. Температура плавления 1083 " С. Кристаллическая г. ц. к. решетка с периодом а = 0,36074 нм. Плотность меди 8,94 г/см Медь обладает наибольшей (после серебра) электропроводностью и теплопроводностью Удельное электросопротивление меди составляет 0,0178 мкОм-м. В зависимости от чистоты медь поставляют следующих марок МОО (99,99 % Си), МО (99,95 % Си), Ml (99,9 % Си), М2 (99,7 % Си), М3 (99,5 % Си) и М4 (99,0 % uV Присутствующие в меди примеси оказывают большое влияние на ее свойства. [c.342]

Селен — кристаллический металл серого цвета. Плотность 4,8 г/см , температура плавления 217° С, кипения 685° С. Особенностью селена является изменение электропроводности в зависимости от освещенности. На использовании этого эффекта основано создание селеновых фотоэлементов и применение его в телевидении, а также для производства полупроводниковых выпрямителей. Для легирования стали технический селен выпускается (ГОСТ 10298—62) марок СТ1 с содержанием основного вещества 99,0% и СТ2 — 97,5%, слитками весом 5—10 кг и порошком, проходящим через сито № 1. [c.107]

Тепло- и электропроводность сплавов в твердом состоянии зависит от их состава и структуры. Для эвтектических систем эта зависимость графически изображается прямой линией, соединяющей точки на диаграмме состояния системы, отвечающие при выбранной температуре электро- или теплопроводности соответствующих фаз, составных частей механической смеси (чистых металлов, предельных твердых растворов, химических соединений). Образование твердого раствора сопровождается понижением тепло- и электропроводности, и изменение этих свойств в зависимости от состава представляет собой вогнутую кривую [19]. У жидких металлических сплавов эти свойства являются более сложной функцией состава. [c.8]

Крутой наклон внешних характеристик индукционных насосов делает малоэффективным управление расходом жидкости при помощи вентилей. Способ регулировки расхода посредством изменения напряжения наиболее распространен и удобен (см. рис. 5.4). Характер регулировочной характеристики аналогичен и для винтовых и для цилиндрических насосов. Расход примерно пропорционален приложенному напряжению, отклоняясь от этой зависимости в области больших расходов. В ряде случаев в ограниченных пределах можно изменять параметры насоса, изменяя температуру перекачиваемого металла. Напор насоса уменьшается при повышении температуры. Диапазон регулирования определяется температурным коэффициентом возрастания удельной электропроводности жидкого металла. Сильнее всего изменения температурного режима проявляются на цезии, калии, сплаве натрий — калий. [c.73]

В настоящее время отсутствует не только точное решение, но даже точное написание уравнения процесса переноса электричества в металлах и сплавах вследствие сложной зависимости его от характеристических параметров металла. Еще худшее положение в теории теплопроводности, так как процесс переноса тепла является еще более сложным. Имеющиеся решения обычно сводятся к установлению взаимосвязи между электропроводностью и теплопроводностью. Несмотря на различие методов, эта зависимость имеет один и тот же вид отношение коэффициента теплопроводности Я к произведению коэффициента электропроводности а на абсолютную температуру Т есть величина постоянная L. Кроме того, известно, что теплопроводность в металле осуществляется двумя способами электронами (электронная теплопроводность Хе) и упругими колебаниями атомов в узлах кристаллической решетки (фо-нонная теплопроводность Лф). [c.115]

В предыдущей главе при обсуждении вклада электронов проводимости в теплопроводность и теплоемкость металлов было установлено, что электронный газ в металлах является сильно вырожденным. Поскольку в этом случае концентрация электронов от температуры практически не зависит, температурная зависимость электропроводности металла o=e/ip, определяется зависимостьк> подвижности от Т. В области высоких. температур в металлах, так же как и в полупроводниках, доминирует рассеяние электронов на фононах. Выше было показано, что для вырожденного электронного газа подвижность, обусловленная рассеянием на фононах, обратно пропорциональна температуре (7.164). [c.255]

В 1911, г., проводя эксперименты по исследованию влияния примесей на остаточное соаротивление металлов, голландский физик Г. Камерлинг-Оннес обнаружил новое явление, получившее название сверхпроводимости. Изучая зависимость сопротивления ртути от температуры, он установил, что при очень низких температурах сопротивление образца исчезало, причем самым неожиданным образом. При температуре 4,2 К удельное электрическое сопротивление резко обращалось в нуль (рис. 7.31). Изложенная выше теория электропроводности металлов предсказывает, что в образцах без примесей и дефектов удельное f сопротивление должно стремиться к нулю при [c.262]

Электропровсдность чистых металлов. Так как в металлах концентрация электронного газа п практически не зависит от температуры, то зависимость удельной электропроводности а от температуры полностью определяется температурной зависимостью подвижности и электронов вырожденного электронного газа. В достаточно чистом металле концентрация примесей невелика и подвижность вплоть до весьма низких температур определяется рассеянием электронов на колебаниях решетки. [c.187]

На рис. 7, 8, 9 приведены зависимости свойств меди от температуры испытания и состояния металла. Электропроводность (теплопроводность) меди зависит от содгржа ния примесей (рис. 10). [c.416]

Первые измерения были проведены с натрием, калием, рубидием, цезием и литием технической чистоты от точки плавления до 700—1000° С [23, 24]. Контейнером служил длинный тонкий тонкостенный капилляр из нержавеющей стали. Исследования в широком температурном интервале выявили резкую нелинейность зависимости электропроводности жидкртх щелочных металлов от температуры. Отмечено, что если вблизи точки плавления сопротивление лития выше сопротивления натрия и калия, то при увеличении температуры в координатах сопротивление—температура кривая лития пересекает кривые натрня и калия. Другая аномалия температурной зависимости электрического сопротивления лития проявляется в том, что кривизна зависимости в разных экспериментальных работах различная (положительная, отрицательная и равная нулю). [c.18]

Простая модель электронного газа, созданная Друде в 1900 г., успещно предсказала законы Ома и Видемана — Франца. Однако она не объяснила зависимость электропроводности от температуры, а также магнитные свойства и малую величину электронной теплоемкости по сравнению с классическим значением 3/ . В настоящее время ясно, почему удельное сопротивление особо чистых металлов падает от типичного для комнатных температур значения 10 мкОм см до значения менее 10 з мкОм -см при температуре жидкого гелия в то время как удельное сопротивление концентрированного сплава падает всего в два раза в том же диапазоне температур. Поведение полупроводников также хорошо понято удельное сопротивление экспоненциально возрастает при уменьшении температуры, и при очень низких температурах чистые полупроводники становятся хорошими диэлектриками. Добавка в образец полупроводника небольшого количества примесей чаще всего существенно уменьшает удельное сопротивление (в противоположность чистым металлам, в которых наличие примесей ведет к увеличению удельного сопротивления). [c.187]

Ураввенне теплопроводности для тонкой провол<нсв, нагреваемой постоянным элект )ическвм током ). Уравнение для температур в тонкой проволоке, по которой течет постоянный электрический ток, дал Верде в 1872 г. ). В течение некоторого времени этот способ нагревания металла применялся мало, несмотря на его очевидные преимущества. Электрические измерения могут производиться с такой точностью, что в эксперименте становится возможным применять малые разности темпсратури устранить ошибки, вызываемые зависимостью электропроводности и теплопроводности от температуры. Далее, важно то, что здесь [c.94]

Металлы — простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами высокой электро- и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагаитные волны (блеск и непрозрачность), высокой прочностью и пластичностью. Свойства металлов могут значительно измениться при очень высоких давлениях Па). Многие металлы в зависимости от температуры и давления могут существовать в виде нескольких кристаллических модификаций. [c.144]

Низкотемпературная модификация (а-иттрий) имеет гексагональную плотноупакованную решетку, высокотемпературная модификация (р-иттрий) —решетку объемноцентрированного куба. Температура превращения а->-Р близка к температуре плавления и ограничена пределами 1459—1490°С. Теплопроводность и электропроводность иттрия заметно ниже, чем алюминия и железа. При комнатной температуре предел прочности на растяжение колеблется в зависимости от чистоты и состояния металла от 130 до 410 МПа, модуль упругости от 67640 до 12230 МПа. Однако с повышением температуры прочность иттрия сильно падает и выше 600 °С становится совершенно недостаточной, так что при его использовании как конструкционного материала в условиях повышенных температур требуется защита иттрия (в виде каркаса) более жаропрочным материалом. На прочностные и другие свойстяа иттрия значительно влияют содержащиеся в нем примеси. [c.312]

В большинстве металлов электропроводность драктически не завйпит от ориентировки кристаллов ), так что микроструктура оказывает лишь небольшое влияние на это свойство. Это же справедливо для тепло- и звукопроводимости. Однако необходимо учитывать, что зависимость этих свойств от ориентировки кристаллов может быть обнаружена, если при наличии высокой степени предпочтительной ориентировки снизить температуру настолько, что прекратится разупорядочение движения электронов и фононов, вызываемое колебаниями атомов. [c.426]

Установлено также, что электропроводность в керамических диэлектриках и ее зависимость от температуры определяются не только структурой вещества, но также и его составом. Указывается на то, что в телах кристаллического строения с ионной решеткой электропроводность связана с валентностью ионов. Вещества, содержащие одновалентные ионы, обладают большей электропроводностью, чем вещества, образованные двух- и трехвалентными ионами. Поэтому в частности, электроизоляционная керамика не содержит щелочных ионов, а примеси последних стремятся довести до возможного минимума. Введение в состав стекловидной фазы керамики окислов тяжелых металлов приводит к значительному увеличению сопротивления (радиофарфор). [c.291]

В дальнейшем изложении мы рассмотрим более подробно названные виды электропроводности у диэлектриков для наглядного сопоставления и сравнения мы вкратце рассмотрим также основные вопросы, связанные с электрЪпроводностью проводников и полупроводников Нельзя не отметить, что у веществ того или иного химического состава как величина удельной проводимости, гак и сам характер явления электропроводности могут существенно изменяться в зависимости от температуры, строения, агрегатного состояния. Так, металлы в твердом и жидком состоянии — типичные ( металлические ) проводники, а в газообразном состоянии — диэлектрики. Кристаллический германий при температурах, близких к нормальной, — типичный полупроводник, а при температуре, близкой к абсолютному нулю, — диэлектрик в расплавленном состоянии германий имеет металлическую электропроводность в состоянии пара германий — диэлектрик. Углерод в аллотропических модификациях графита и аморфного углерода — проводник в модификации алмаза углерод является диэлектриком. [c.22]

Граница с жидкими металлами является предметом некоторых споров, но этот вопрос должен быть решен не путем дискуссий, а путем изучения природы промежуточных веществ. Полупроводниковые жидкости в области высокой электропроводности 100 Ом см ) являются статистически вырожденными и подчиняются статистике Ферми—Дирака. В этом смысле они являются металлами, и термин жидкий полупроводник представляет собой отчасти историческую случайность. По-видимому, одна из причин, по которым такие вещества были названы полупроводниками, состоит в том, что они обнаруживают сильное возрастание электропроводности с повышением температуры в противоположность типичным жидким металлам и подобно твердым полупроводникам в классическом, теперь уже устаревшем определении. Последние исследования [47] показывают, что в некоторых случаях такая чувствительность к температуре не может быть приписана возбуждению носителей через запрещенную зону или из ловушек, а отражает изменения химической структуры с температурой. Следовательно, механизм зависимости электропроводности от температуры может быть отличным от механизма в случае обычных полупроводни- [c.16]

Свойства шлака, как физические (teMnepaTypa плавления, плотность — удельный вес, вязкость в зависимости от температуры и др.), так и химические (взаимодействие с металлом определенной композиции), зависят от его состава. Схематично строение шлака рассматривается как молекулярное или ионное (шлак состоит либо из молекул входящих в него соединений и их комплексов, либо представляет собой систему ионов, в которых катионы окружены анионами, а анионы — катионами). Современная ионная теория строения шлаков удовлетворительно согласуется с экспериментальными фактами и объясняет многие известные их свойства (электропроводность шлаков и ее увеличение с повышением температуры, влияние электрического поля на ряд процессов и др.). Молекулярная теория не отрицает наличия ионов в шлаках, но пренебрегает их воздействием на металл. [c.96]

Разница между металлами и полупроводниками целиком определяется температурной зависимостью концентрации. Число валентных электронов в металле, принимающих участие в электропроводности, практически ие зависит от температуры. У полупроводников концентрация электронов в зоне проводимости сильно меняется с температурой из-за переходов электронов между валентной зоной и зоной проводимости. Легко показать, что число электронно-дырочпых пар в полупроводнике пропорционально ехр — Eal2k T). Температурная зависимость подвижности, как правило, определяется степенной зависимостью и, следовательно, [c.231]

Более сильное влияние на свойства шлаковых расплавов оказывает их контакт с кремнием и другими металлами — восстановителями, например, кальцием, магнием и алюминием. Авторы [124] наблюдали растворение этих металлов в шлаках системы SiOa—СаО—AlaOg—MgO. Количество растворенного кремния определяли окислением шлака в кислороде. Так, при выдержке силико хрома (45% Si) под слоем шлака в тиглях из окиси магния при 1700° С наблюдали снижение содержания кремния в металле до 38%. Форму растворенного в шлаке кремния определили измерением электропроводности. На рис. 24 представлена зависимость электропроводности от температуры, полученная для шлака со- [c.49]

Согласно Вонсовскому обе группы указанных явлений обязаны своим существованием обменному взаимодействию 5 и -электронов в ферромагнетиках (см. 1). Теоретические расчеты приводят к квадратичной зависимости электрических явлений от самопроизвольной намагниченности. Этот вывод справедлив не только для рассмотренных выше аномалий электропроводности и термоэлектродвижущей силы ферромагнитных металлов, но также и других явлений, обусловленных обменным взаимодействием 5- и -электронов. К ним, например, принадлежит недавно открытая аномалия в температурной зависимости фотоэлектрического эффекта у никеля. На рис. 122 приведена кривая фотоэлектрического эффекта никеля при температурах вблизи точки Кюри по данным Кардвелла [33]. Здесь, как и в случае электросопротивления, наблюдается излом кривой фототок — температура, обусловленный исчезновением самопроизвольной намагниченности. Вонсовский и Соколов [34] показали, что величина этой аномалии фототока также квадратично зависит от самопроизвольной намагниченности. [c.224]

Селен — кристаллический металл серого цвета. Плотность 4,8 г/см , температура плавления 217° С, температура кипения 685° G. Особенность — изменение электропроводности в зависимости от освещенности. На использовании этого эффекта основано создание селеновых фотоэлементов и применение его в телевпдешш, а также для производства полупроводниковых выпрямителей и легпрованпя стали. [c.195]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...