Tionchar Tearmach ar Mhétail: Conas a Bhíonn Téarmaíocht ag Sileadh trí Mheáin Éagsúla

Is téarma é an t-ionsaí teoighineach a mheastálann cionnas ar chumas ábhair a chur go dtí an t-eolas teoighineach ó shuíomh amháin go suíomh eile gan an ábhar féin a bhogadh. Dépendann sé ar fachtóirí cosúil leis an struchtúr, an comhdhámh, agus an teocht den ábhar. Sa alt seo, dírífidh muid ar an ionsaí teoighineach metail, a bhfuil ionsaí ghineach agus ionsaí teoighineach ard acu, agus maolsolas ard.

Cad é Metall?

Tá metal tar éis mar ábhar solideach atá aige struchtúr cristeach, áit a bhfuil na átómha sáraithe i bpátrún rialta. Tá na hátómha cosisteach de naidríní lena gcúlra de choinbhéimeanna croí, a bhfuil tiomchaint láidir leo. Ach tá roinnt de na coinbhéimeacha is faoi bhuailte saor chun bogadh trí na meataill, ag cruthú farraige de choinbhéimeacha a dhéanfaidh siad cúrránt gineach agus cumhacht teoighineach a thabhairt isteach.

Tá go leor de gnéithe úsáideacha ag meataill, cosúil le maolsolas ard, ductility, malleability, luster, agus iarmhairt. Is iontaíonn mórdhaingniúil iad freisin, agus is féidir leo na formáid cumhachta seo a thabhairt isteach go héifeachtach agus go tapa.

Cén Chaoi a Tharlaíonn Isteach Cumhacht Teoighineach in Meataill?

Is próiseas é an t-isteach cumhacht teoighineach a chuirtear go dtí an t-eolas teoighineach ó réigiún a bhfuil teocht níos airde ann go réigiún a bhfuil teocht níos ísle ann. Tá trí modh príomha isteach cumhacht teoighineach: ionsaí, convection, agus radiation.

Is modh ionsaí an t-ionsaí teoighineach a tharlaíonn i solideacha, áit a bhfuil teocht ag gluaiseacht trí díreach coiscéim idir átomha nó molécáil. Is modh convection an t-ionsaí teoighineach a tharlaíonn i fluide (uisci nó gaistí), áit a bhfuil teocht ag gluaiseacht trí díreach coiscéim idir fluide. Is modh radiation an t-ionsaí teoighineach a tharlaíonn trí radharcán electromagnta, cosúil le solas nó infrared radiation.

Sa meataill, tarlaíonn isteach cumhacht teoighineach go príomha trí ionsaí, toisc go bhfuil meataill solideacha agus go bhfuil roinnt de choinbhéimeacha saor acu. Is féidir leis na coinbhéimeacha saor gluaiseacht randamach trí na meataill agus colgadh le coinbhéimeacha eile nó átomha, ag ionsaí cinetic agus teoighineach. An níos mó de choinbhéimeacha saor atá ag meataill, an níos airde a bheidh a ionsaí teoighineach.

Ce Fachtóirí a Bhfuil Effeact ar an Ionsaí Teoighineach Meataill?

Dépendann an ionsaí teoighineach meataill ar roinnt de fachtóirí, cosúil le:

• An t-seoirt agus uimhir de choinbhéimeacha saor: Meataill le níos mó de choinbhéimeacha saor a bhfuil ionsaí teoighineach níos airde acu toisc go mbeidh siad in ann níos mó de chumhacht teoighineach a thabhairt isteach. Mar shampla, tá an ionsaí teoighineach is airde ag silver idir meataill, leanaithe ag copper agus gold.

• An maolsolas tomhais agus méid: Meataill le naidríní níos trom agus níos mó a bhfuil ionsaí teoighineach níos ísle acu toisc go mbogfadh siad níos moille agus seiceáilí an gluaiseacht de choinbhéimeacha saor. Mar shampla, tá ionsaí teoighineach íseal ag lead idir meataill.

• An struchtúr cristeach agus fealláin: Meataill le struchtúr cristeach níos rialta agus níos comhdhromach a bhfuil ionsaí teoighineach níos airde acu toisc go mbeidh siad le níos lú resistance don gluaiseacht de choinbhéimeacha. Mar shampla, meataill le struchtúr cubic a bhfuil ionsaí teoighineach níos airde ná meataill le struchtúr hexagonal. Is féidir le fealláin cosúil le impurities, vacancies, nó dislocations ionsaí teoighineach meataill a laghdú trí choinbhéimeacha a scattáil.

• An teocht: Athraíonn an ionsaí teoighineach meataill le teocht ar bhealaí éagsúla ag brath ar an meicnísm príomha isteach cumhacht teoighineach. Do meataill piora agus allaimh, isteach cumhacht teoighineach go príomha de choinbhéimeacha saor (electronic conduction). Mar a théigear an teocht, athraíonn an níos mó de choinbhéimeacha saor agus lattice vibrations. Mar sin, laghdóidh an ionsaí teoighineach meataill go laige le haghaidh an teocht. Do insuláid agus semiconductors, isteach cumhacht teoighineach go príomha de lattice vibrations (phononic conduction). Mar a théigear an teocht, athraíonn an lattice vibrations go minic agus scattáil coinbhéimeacha níos cothroime. Mar sin, éireoidh an ionsaí teoighineach insuláid agus semiconductors go tapa le haghaidh an teocht.

Cad é Wiedemann-Franz Law?

Is tionchar é Wiedemann-Franz law a ceanglaíonn an ionsaí gineach agus an ionsaí teoighineach meataill ag teocht áirithe. Deireann sé:

σK=LT

Ait,

• K is the ionsaí teoighineach in W/m-K

• σ is the ionsaí gineach in S/m

• L is the Lorenz number, which is a constant equal to 2.44 x 10^-8 W-ohm/K^2

• T is the absolute temperature in K

Implies an t-ionradh seo go bhfuil meataill a bhfuil ionsaí gineach ard acu ionsaí teoighineach ard freisin toisc go dépendann an dá phróiseas ar an choinbhéimeacha saor. Implies an t-ionradh seo go bhfuil an ráta ionsaí teoighineach go ionsaí gineach proibiteach leis an teocht meataill.

Ach, tá roinnt de limitiations ag an t-ionradh seo. Níl sé ach a bhaineann le meataill piora agus allaimh ag teocht an-ard nó an-íseal. Níl sé a bhaineann le insuláid nó semiconductors, áit a bhfuil phononic conduction ag domhnúar over electronic conduction. Níl sé a bhaineann le roinnt meataill, cosúil le beryllium nó pure silver, a bhfuil dioscúlacht a dhéanamh as.

Meastáil Ionsaí Teoighineach do Roinnt Meataill Coitianta?

Athraíonn an ionsaí teoighineach meataill go forleathan ag brath ar an t-seoirt agus puird an meataill. Tá an tabhairt thíos a léiríonn roinnt samplaí de ionsaí teoighineach do roinnt meataill coitianta ag teocht an tsaoil (25°C).