Legge di Wiedemann–Franz

La legge di Wiedemann–Franz è una relazione in fisica che collega la conduttività elettrica di un metallo alla sua conduttività termica. Afferma che il rapporto tra la conduttività elettrica e la conduttività termica di un metallo è proporzionale alla temperatura ed è uguale a una costante nota come numero di Lorenz. La legge di Wiedemann–Franz prende il nome dai fisici tedeschi Georg Wiedemann e Robert Franz, che la proposero per la prima volta nella metà del XIX secolo.

Derivazione della legge di Wiedemann–Franz:

Matematicamente, la legge di Wiedemann–Franz può essere espressa come:

σ/κ = L T

dove:

σ – Conduttività elettrica del metallo

κ – Conduttività termica del metallo

L – Il numero di Lorenz

T – Temperatura del metallo

La legge di Wiedemann–Franz si basa sull'idea che la conduzione del calore e dell'elettricità in un metallo sia legata al movimento degli elettroni del metallo. Secondo la legge, il rapporto tra la conduttività elettrica e la conduttività termica di un metallo è una misura dell'efficienza con cui gli elettroni del metallo trasportano il calore.

La legge di Wiedemann–Franz è utile per prevedere la conduttività termica e elettrica dei metalli a diverse temperature. È anche utile per comprendere il comportamento dei metalli nei dispositivi elettronici, dove sia la conduttività elettrica che quella termica sono considerazioni importanti. La legge è generalmente considerata una buona approssimazione per la maggior parte dei metalli a basse temperature, ma può non essere valida a temperature più elevate o in presenza di forti interazioni elettrone-fonone.

Limitazioni della legge di Wiedemann-Franz:

• Il valore di L varia a seconda del materiale.

• Questa legge non si applica alle temperature intermedie.

• Nei metalli puri, sia σ che κ aumentano quando la temperatura diminuisce.

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