Металдардың жылу өткізгіштіктері
Металдарда жылу тек қана фонондармен ғана емес, сонымен қатар еркін электрондармен де тасымалданады:
,
(5.32)
Мұндағы
– электрондардың жылу өткізгіштік
коэффициенті:
,
(5.33)
мұндағы
– электрондық газдың бірлік көлеміне
сәйкес келетін жылу сиымдылық,
;
– Ферми деңгейіндегі электрондар
жылдамдықтары;
– электрондардың еркін жол ұзындығы.
температураға тәуелділігі өте күрделі (5.6-сурет).
I. . Фонондар концентрациясы аз, олар кемтіктердегі шашырауды арттырады:
,
сондықтан
,
яғни
(5.4
а- сурет).
II.
Бұл
аймақтағы фонондар концентрациясы
,
сондықтан
,
бірақ та
,
ендеше
.
III.
.
Жаңа
фотондар пайда болмайды, бірақ
,
яғни тербеліс амплитудасы артады.
Мұндағы
,
ендеше
.
Таза
металдар үшін
,
яғни
таза металдардың жылу өткізгіштігі
негізінен электрондық газдың жылу
өткізгіштігімен анықталады.
Видеман-Франц заңы
1853
жылы неміс ғалымдары Г. Видеман мен Р.
Франц металдардың жылу өткізгіштігінің
электр өткізгіштігіне
қатынасы температураға пропорционал
және металдың табиғатына байланысты
емес екендігін тағайындады. Бұл заң
аймақта ғана дұрыс, ал төменгі
температуралар аймағында орындалмайды.
,
,
(5.34)
мұндағы
–пропорциональдық
коэффициенті,
оны
Лоренц саны деп атайды.
.
(Бұл
заңды кейіннен Лоренц өзінің металдардың
электр өткізгіштігі теориясына сүйене
отырып алды).
Квантттық теория бойынша:
,
мұндағы
.
Қазіргі заманғы көзқарас бойынша бұл заң орынды сияқты: ток және металдардың жылу өткізгіштігі электрондармен іске асады – электрондар концентрациясы мен олардың еркін жол ұзындығы көп болған сайын, электр өткізгіштік те көп, ендеше жылу өткізгіштік те көп болады.
6 Тарау
АСҚЫН ӨТКІЗГІШТІК
1908
жылы Лейденский университетінің физика
зертханасында Камерлинг-Оннес
басшылығымен сұйық гелий алынды (
К). Осыдан бастап бұған дейін мүмкін
емес температураларда, өте төменгі
температураларда материалдардың
қасиеттерін зерттеу жұмыстары басталды.
Физиктерді металдардың меншікті
кедергісінің температураға байланыстылығы
өте қызықтырды. Камерлинг-Оннес сынаптың
тәуелділігін зерттеді.
1911
жылы
К
температурада сынаптың кедергісінің
секірмелі түрде нөлге ұмтылатыны ашылды.
Камерлинг-Оннес бұл құбылысты асқын
өшкізгіштік деп атады.
болғанда, меншікті кедергі
,
бірақ бұл ауысу бірқалыпты болу керек
еді, ал мұнда секірмелі түрде, бірден
ауысу болды.
деген не? Шынында да кедергінің шекті
мәні болуы қажет, бірақ өте аз кедергіні
дәл өлшеудің керегі шамалы. 1959 жылы
америка физигі Коллинз қорғасыннан
жасалған асқын өткізгіштік контурдағы
токты тудырушы магнит өрісі арқылы осы
токтың өшуін өлшеді. Екі жарым жыл ішінде
токтың өшуі болмады, осыдан
деген қорытынды жасалды (
салыстыру
үшін).
Қазіргі
уақытта асқын өткізгіштікке ие мыңға
жуық заттар белгілі. Өткізгіштерде,
мысалы
,
,
асқын өткізгіштік құбылысы байқалмады.
Сонымен қоса, ферромагнетиктері (
,
,
).
бар қоспаларда да асқын өткізгіштік
құбылысы байқалмады