กฎหมายวิเดมันน์-ฟรานซ์

กฎของไวเดมันน์-ฟรานซ์เป็นความสัมพันธ์ในฟิสิกส์ที่เชื่อมโยงระหว่างความนำไฟฟ้าของโลหะกับความนำความร้อนของโลหะ มันระบุว่าอัตราส่วนระหว่างความนำไฟฟ้ากับความนำความร้อนของโลหะเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิและเท่ากับค่าคงที่ที่เรียกว่าจำนวนลอเรนซ์ กฎของไวเดมันน์-ฟรานซ์ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันอย่างจอร์จ ไวเดมันน์และโรเบิร์ต ฟรานซ์ ผู้เสนอครั้งแรกในกลางศตวรรษที่ 19

การอนุมานกฎของไวเดมันน์-ฟรานซ์:

ทางคณิตศาสตร์ กฎของไวเดมันน์-ฟรานซ์สามารถแสดงได้ว่า:

σ/κ = L T

โดยที่:

σ – ความนำไฟฟ้าของโลหะ

κ – ความนำความร้อนของโลหะ

L – จำนวนลอเรนซ์

T – อุณหภูมิของโลหะ

กฎของไวเดมันน์-ฟรานซ์มีพื้นฐานมาจากแนวคิดที่ว่าการนำความร้อนและการนำไฟฟ้าในโลหะเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนของโลหะ ตามกฎนี้ อัตราส่วนระหว่างความนำไฟฟ้ากับความนำความร้อนของโลหะเป็นมาตรการของประสิทธิภาพในการขนส่งความร้อนของอิเล็กตรอนของโลหะ

กฎของไวเดมันน์-ฟรานซ์มีประโยชน์ในการทำนายความนำความร้อนและความนำไฟฟ้าของโลหะที่อุณหภูมิต่างๆ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการเข้าใจพฤติกรรมของโลหะในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยที่ทั้งความนำไฟฟ้าและความนำความร้อนเป็นสิ่งที่สำคัญ การประมาณการนี้ถือว่าเป็นการประมาณการที่ดีสำหรับโลหะส่วนใหญ่ที่อุณหภูมิต่ำ แต่มันอาจล้มเหลวที่อุณหภูมิสูงหรือเมื่อมีปฏิกิริยาอิเล็กตรอน-โฟน่อนที่แรง

ข้อจำกัดของกฎของไวเดมันน์-ฟรานซ์:

• ค่าของ L แตกต่างกันไปตามสาร

• กฎนี้ไม่ใช้ได้กับอุณหภูมิระดับกลาง

• ในโลหะบริสุทธิ์ ทั้ง σ และ κ เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง

คำแถลง: เคารพ ต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อลบ