قانون فايدمان-فرانز

قانون ويديمان-فرانز هو علاقة في الفيزياء تربط بين التوصيل الكهربائي للمعدن والتوصيل الحراري له. ينص على أن نسبة التوصيل الكهربائي إلى التوصيل الحراري للمعدن تناسب درجة الحرارة وتساوي ثابتًا معروفًا باسم عدد لورنتز. سُمي قانون ويديمان-فرانز على اسم الفيزيائيين الألمان جورج ويديمان وروبرت فرانز، اللذين اقترحاه لأول مرة في منتصف القرن التاسع عشر.

اشتقاق قانون ويديمان-فرانز:

يمكن التعبير عن قانون ويديمان-فرانز رياضيًا كالتالي:

σ/κ = L T

حيث:

σ – التوصيل الكهربائي للمعدن

κ – التوصيل الحراري للمعدن

L – عدد لورنتز

T – درجة حرارة المعدن

يعتمد قانون ويديمان-فرانز على فكرة أن نقل الحرارة والكهرباء في المعدن يتعلق بحركة الإلكترونات في المعدن. وفقًا للقانون، فإن نسبة التوصيل الكهربائي إلى التوصيل الحراري للمعدن هي مقياس لكفاءة نقل الحرارة بواسطة إلكترونات المعدن.

يعد قانون ويديمان-فرانز مفيدًا لتوقع التوصيل الحراري والتوصيل الكهربائي للمعادن عند درجات حرارة مختلفة. كما أنه مفيد لفهم سلوك المعادن في الأجهزة الإلكترونية، حيث يعتبر كل من التوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري عوامل مهمة. يعتبر القانون تقريبًا جيدًا لمعظم المعادن عند درجات الحرارة المنخفضة، ولكنه قد ينهار عند درجات الحرارة العالية أو في وجود تفاعلات إلكترون-فونون قوية.

قيود قانون ويديمان-فرانز:

• تختلف قيمة L حسب المادة.

• لا ينطبق هذا القانون على درجات الحرارة المتوسطة.

• في المعادن النقية، يرتفع كل من σ و κ مع انخفاض درجة الحرارة.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالته.