Was ist Wiedemann-Franzsches Gesetz – Lorenz-Zahl – Definition

Wiedemann-Franzsches Gesetz – Lorenz-Zahl

Bei einer gegebenen Temperatur sind die thermischen und elektrischen Leitfähigkeiten von Metallen proportional , aber eine Erhöhung der Temperatur erhöht die Wärmeleitfähigkeit, während die elektrische Leitfähigkeit verringert wird. Dieses Verhalten wird im Wiedemann-Franz-Gesetz quantifiziert . Dieses Gesetz besagt, dass das Verhältnis des elektronischen Beitrags der Wärmeleitfähigkeit ( k ) zur elektrischen Leitfähigkeit (σ) eines Metalls proportional zur Temperatur (T) ist.

Qualitativ basiert diese Beziehung auf der Tatsache, dass sowohl die Wärme als auch der elektrische Transport die freien Elektronen im Metall beinhalten. Die elektrische Leitfähigkeit nimmt mit zunehmender Teilchengeschwindigkeit ab, da die Stöße die Elektronen vom Vorwärtstransport der Ladung ablenken. Die Wärmeleitfähigkeit nimmt jedoch mit der mittleren Teilchengeschwindigkeit zu, da dies den Vorwärtstransport von Energie erhöht. Das Wiedemann-Franz-Gesetz wird in der Regel bei hohen Temperaturen eingehalten. In den Bereichen niedriger und mittlerer Temperatur versagt das Gesetz jedoch aufgrund der unelastischen Streuung der Ladungsträger.

Es ist zu beachten, dass die allgemeine Korrelation zwischen elektrischer und thermischer Leitfähigkeit für andere Materialien aufgrund der erhöhten Bedeutung von Phononenträgern für die Wärme in Nichtmetallen nicht gilt.