Apakah konduktivitas listrik yang baik menyiratkan konduktivitas termal yang baik?

10

Biasanya bahan yang merupakan penghantar listrik yang baik juga merupakan penghantar panas yang baik, dan sebaliknya. Apakah ada pengecualian penting?

thermal-conduction electrical zxc
sumber

elektron bebas yang dapat melakukan perjalanan antar atom juga berfungsi untuk menyebarkan energi panas. ... doitpoms.ac.uk/tlplib/thermal_electrical/images/ ... ........ tibtech.com/images/conductivite_materiaux.JPG ........... google.fr/… :

com. Dimengerti

10

Berilium oksida adalah isolator listrik yang sangat baik tetapi sekaligus konduktor termal non-logam (kecuali intan) terbaik.

Jadi untuk meringkas. Secara umum, konduktivitas termal yang baik berkorelasi dengan konduktivitas listrik yang baik, tetapi itu bukan hubungan yang ketat.

Sebagai contoh, ada empiris hukum Wiedemann-Franz untuk logam yang menyatakan bahwa rasio konduktivitas termal dan konduktivitas listrik sebanding dengan suhu . $k$ $\sigma$ $T$

\frac{k}{σ} = c_{0} T

$\frac{k}{\sigma} =c_0T$

Konstanta proporsionalitas adalah . Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh artikel wiki ada pengecualian untuk hubungan empiris ini. $c_0$

TuanYouMath
sumber

6

Untuk logam, konduktivitas listrik yang baik memang menyiratkan konduktivitas termal yang baik. Ini diketahui dari hukum Wiedemann-Franz, yang memberikan rasio antara kontribusi elektronik konduktivitas termal ( ) dan konduktivitas listrik ( ) dan sebanding dengan suhu ( ). $\lambda$ $\sigma$ $T$

\frac{λ}{σ} = L T

$\frac{\lambda}{\sigma} = LT$

Ini memberikan konstanta empiris dikenal sebagai bilangan Lorenz. $L$

L = \frac{λ}{σ T} = \frac{π^{2}}{3} (\frac{λ_{B}}{e})^{2} = 2.44 \times 10^{- 8} W Ω K^{- 2}

$L = \frac{\lambda}{\sigma T} = \frac{\pi^2}{3}(\frac{\lambda_B}{e})^2 = 2.44 \times 10^{-8} W\Omega K^{-2}$

Sebagaimana dinyatakan, hukum ini berlaku untuk logam. Berlian, misalnya, adalah konduktor termal yang sangat baik karena strukturnya, tetapi pada saat yang sama ia memiliki ketahanan yang sangat tinggi terhadap arus listrik.

Valrog
sumber

1

Dan, tentu saja, ini akan menjadi sedikit lebih menarik ketika bermain dengan semimetal :-). Maksud saya rumit. Elektron cukup bagus dalam membawa energi.

Carl Witthoft

1

Seperti disinggung dalam jawaban lain, pengecualian yang paling menonjol adalah berlian. Berlian adalah konduktor termal yang sangat baik . Konduktivitas termal berlian alami adalah sekitar 22 W / (cm · K), yang membuat berlian lima kali lebih baik daripada tembaga dalam melakukan panas. Pada saat yang sama, resistivitas listrik sebagian besar berlian berada pada urutan 10E11 hingga 10E18 Ω · m.

Eric Shain
sumber

Apakah konduktivitas listrik yang baik menyiratkan konduktivitas termal yang baik?

Jawaban: