Temperatur elektrik və istilik keçiriciliyinə təsir edirmi?

Elektrikkeçiriciykimi dayanırəsas parametrfizika, kimya və müasir mühəndislik sahələrində əhəmiyyətli təsirləri olan,yüksək həcmli istehsaldan ultra dəqiq mikroelektronikaya qədər. Onun həyati əhəmiyyəti saysız-hesabsız elektrik və istilik sistemlərinin performansı, səmərəliliyi və etibarlılığı ilə birbaşa əlaqəsindən qaynaqlanır.

Bu müfəssəl ekspozisiya arasında mürəkkəb əlaqəni başa düşmək üçün hərtərəfli bələdçi rolunu oynayırelektrik keçiriciliyi (σ), istilik keçiriciliyi(κ), və temperatur (T). Bundan əlavə, biz sistematik olaraq nəzəri biliklər və real sənaye tətbiqləri arasında körpü yaradan gümüş, qızıl, mis, dəmir, məhlullar və rezin kimi adi keçiricilərdən tutmuş ixtisaslaşdırılmış yarımkeçiricilərə və izolyatorlara qədər müxtəlif material siniflərinin keçiricilik davranışlarını araşdıracağıq.

Bu oxumağı tamamladıqdan sonra siz möhkəm, nüanslı bir anlayışla təchiz olunacaqsınızofthetemperatur, keçiricilik və istilik əlaqəsi.

Mündəricat:

1. Temperatur elektrik keçiriciliyinə təsir edirmi?

2. Temperatur istilik keçiriciliyinə təsir edirmi?

3. Elektrik və istilik keçiriciliyi arasındakı əlaqə

4. Keçiricilik və xlorid: əsas fərqlər

I. Temperatur elektrik keçiriciliyinə təsir edirmi?

Sual: "Temperatur keçiriciliyə təsir edirmi?" qəti cavab verir: Bəli.Temperatur həm elektrik, həm də istilik keçiriciliyinə kritik, materialdan asılı təsir göstərir.Enerji ötürülməsindən tutmuş sensorun işinə qədər kritik mühəndislik tətbiqlərində temperatur və keçiricilik əlaqəsi komponent performansını, səmərəlilik hədlərini və əməliyyat təhlükəsizliyini diktə edir.

Temperatur keçiriciliyə necə təsir edir?

Temperatur dəyişdirərək keçiriciliyi dəyişirnecə asanelektronlar və ya ionlar kimi yük daşıyıcıları və ya istilik material vasitəsilə hərəkət edir. Hər bir material növü üçün təsir fərqlidir. Aydın şəkildə izah edildiyi kimi, tam olaraq necə işləyir:

1.Metallar: temperaturun artması ilə keçiricilik azalır

Bütün metallar normal temperaturda asanlıqla axan sərbəst elektronlar vasitəsilə keçir. Qızdırıldıqda metalın atomları daha intensiv titrəyir. Bu titrəmələr maneələr kimi fəaliyyət göstərir, elektronları səpələyir və onların axını yavaşlatır.

Xüsusilə, temperatur yüksəldikcə elektrik və istilik keçiriciliyi davamlı olaraq azalır. Otaq temperaturu yaxınlığında keçiricilik adətən aşağı düşür1°C yüksəliş üçün ~0,4%.Bunun əksinə olaraq,80 ° C artım baş verdikdə,metallar itirir25–30%onların orijinal keçiriciliyi.

Bu prinsip sənaye emalında geniş şəkildə tətbiq olunur, məsələn, isti mühitlər naqillərdə təhlükəsiz cərəyan gücünü azaldır və soyutma sistemlərində istilik yayılmasını azaldır.

2. Yarımkeçiricilərdə: keçiricilik temperaturla artır

Yarımkeçiricilər materialın strukturunda möhkəm bağlanmış elektronlarla başlayır. Aşağı temperaturda az adam cərəyan keçirmək üçün hərəkət edə bilər.Temperatur yüksəldikcə istilik elektronlara sərbəst buraxılması və axması üçün kifayət qədər enerji verir. Hava nə qədər isti olarsa, bir o qədər çox şarj daşıyıcısı olur,keçiriciliyi xeyli artırır.

Daha intuitiv şəkildə desək, conduktivlik kəskin şəkildə yüksəlir, tipik diapazonlarda tez-tez hər 10-15°C-də iki dəfə artır.Bu, orta istilikdə performansa kömək edir, lakin çox isti olduqda (həddindən artıq sızma) problemlər yarada bilər, məsələn, yarımkeçirici ilə qurulmuş çip yüksək temperatura qədər qızdırıldıqda kompüter qəzaya uğraya bilər.

3. Elektrolitlərdə (Batareyalarda Mayelər və ya Gellər): keçiricilik istiliklə yaxşılaşır

Bəzi insanlar temperaturun elektrik keçiriciliyi həllinə necə təsir etdiyini maraqlandırır və bu bölmə budur. Elektrolitlər məhlulda hərəkət edən ionları keçirir, soyuq isə mayeləri qalın və ləng edir, nəticədə ionların yavaş hərəkəti olur. Temperaturun artması ilə birlikdə maye daha az viskoz olur, buna görə də ionlar daha sürətli yayılır və yükü daha səmərəli daşıyır.

Ümumilikdə, hər şey öz astanasında olarkən keçiricilik 1°C-də 2-3% artır. Temperatur 40 ° C-dən çox yüksəldikdə, keçiricilik ~ 30% azalır.

Siz bu prinsipi real dünyada kəşf edə bilərsiniz, məsələn, batareyalar kimi sistemlər istilikdə daha sürətli doldurulur, lakin həddindən artıq qızdıqda zədələnmə riski var.

II. Temperatur istilik keçiriciliyinə təsir edirmi?

İstilik keçiriciliyi, istiliyin material vasitəsilə nə qədər asanlıqla hərəkət etdiyini göstərən ölçü, adətən əksər bərk cisimlərdə temperatur yüksəldikcə azalır, baxmayaraq ki, davranış materialın strukturuna və istiliyin daşınma üsuluna görə dəyişir.

Metallarda istilik əsasən sərbəst elektronlar vasitəsilə keçir. Temperatur artdıqca atomlar daha güclü titrəyir, bu elektronları səpələyir və onların yolunu pozur, bu da materialın istilik səmərəli şəkildə ötürmə qabiliyyətini azaldır.

Kristal izolyatorlarda istilik fonon kimi tanınan atom vibrasiyası vasitəsilə yayılır. Daha yüksək temperaturlar bu titrəmələrin güclənməsinə səbəb olur, atomlar arasında daha tez-tez toqquşmalara və istilik keçiriciliyinin aydın azalmasına səbəb olur.

Qazlarda isə bunun əksi baş verir. Temperatur yüksəldikcə, molekullar daha sürətli hərəkət edir və daha tez-tez toqquşur, enerjini toqquşmalar arasında daha effektiv şəkildə ötürür; buna görə də istilik keçiriciliyi artır.

Polimerlərdə və mayelərdə temperaturun artması ilə bir qədər yaxşılaşma adi haldır. Daha isti şərait molekulyar zəncirlərin daha sərbəst hərəkət etməsinə və özlülüyünün azalmasına imkan verir, bu da istiliyin materialdan keçməsini asanlaşdırır.

III. Elektrik və istilik keçiriciliyi arasındakı əlaqə

İstilik keçiriciliyi ilə elektrik keçiriciliyi arasında əlaqə varmı? Bu sualla maraqlana bilərsiniz. Əslində, elektrik və istilik keçiriciliyi arasında güclü bir əlaqə var, lakin bu əlaqə yalnız metallar kimi müəyyən növ materiallar üçün məna kəsb edir.

1. Elektrik və istilik keçiriciliyi arasında güclü əlaqə

Təmiz metallar üçün (mis, gümüş və qızıl kimi) sadə qayda tətbiq olunur:Bir material elektrik cərəyanını çox yaxşı keçirərsə, istilik keçirmədə də çox yaxşıdır.Bu prinsip elektron paylaşma fenomeninə əsaslanaraq davam edir.

Metallarda həm elektrik, həm də istilik ilk növbədə eyni hissəciklər tərəfindən daşınır: sərbəst elektronlar. Buna görə yüksək elektrik keçiriciliyi müəyyən hallarda yüksək istilik keçiriciliyinə səbəb olur.

üçüntheelektrikaxın,gərginlik tətbiq edildikdə, bu sərbəst elektronlar elektrik yükü daşıyaraq bir istiqamətdə hərəkət edirlər.

Gələndətheistilikaxın, metalın bir ucu isti, digəri soyuqdur və bu eyni sərbəst elektronlar isti bölgədə daha sürətli hərəkət edir və daha yavaş elektronlara çarparaq enerjini (istiliyi) soyuq bölgəyə sürətlə ötürür.

Bu ortaq mexanizm o deməkdir ki, əgər metalda çoxlu yüksək mobil elektronlar varsa (onu əla elektrik keçiricisi edir), həmin elektronlar həm də formal olaraq təsvir edilən səmərəli “istilik daşıyıcıları” kimi çıxış edir.theWiedemann-FranzQanun.

2. Elektrik və istilik keçiriciliyi arasında zəif əlaqə

Yük və istiliyin müxtəlif mexanizmlərlə daşındığı materiallarda elektrik və istilik keçiriciliyi arasındakı əlaqə zəifləyir.

IV. Xlorid və keçiricilik: əsas fərqlər

Həm elektrik keçiriciliyi, həm də xlorid konsentrasiyası vacib parametrlər olsa dasuyun keyfiyyətinin təhlili, onlar əsaslı olaraq fərqli xassələri ölçürlər.

Keçiricilik

Keçiricilik məhlulun elektrik cərəyanını ötürmə qabiliyyətinin ölçüsüdür. It ölçürbütün həll olunmuş ionların ümumi konsentrasiyasımüsbət yüklü ionlar (kationlar) və mənfi yüklü ionlar (anionlar) ehtiva edən suda.

Bütün ionlar, məsələn, xlorid (Cl^-), natrium (Na⁺), kalsium (Ca²⁺), bikarbonat və sulfat ümumi keçiriciliyə kömək edir msantimetr başına microSiemens (µS/sm) və ya milliSiemens/sm (mS/sm) ilə ölçülür.

Keçiricilik sürətli, ümumi göstəricidirofCəmiHəll olmuş bərk maddələr(TDS) və ümumi suyun saflığı və ya duzluluğu.

 Xlorid konsentrasiyası (Cl^-)

Xlorid konsentrasiyası yalnız məhlulda mövcud olan xlorid anionunun xüsusi ölçülməsidir.Bu ölçüryalnız xlorid ionlarının kütləsi(Cl^-) çox vaxt natrium xlorid (NaCl) və ya kalsium xlorid (CaCl) kimi duzlardan əldə edilir₂).

Bu ölçmə titrləmə (məsələn, Argentometrik üsul) və ya ion seçici elektrodlar (ISEs) kimi xüsusi üsullardan istifadə etməklə həyata keçirilir.litr başına milliqramla (mq/L) və ya milyonda hissələrlə (ppm).

Xlorid səviyyələri sənaye sistemlərində (məsələn, qazanlar və ya soyuducu qüllələr) korroziya potensialının qiymətləndirilməsi və içməli su təchizatında duzluluğun izlənməsi üçün vacibdir.

Bir sözlə, xlorid keçiriciliyə kömək edir, lakin keçiricilik xlorid üçün xüsusi deyil.Xlorid konsentrasiyası artarsa, ümumi keçiricilik artacaq.Bununla belə, ümumi keçiricilik artarsa, bu, xlorid, sulfat, natrium və ya digər ionların hər hansı birləşməsi ilə əlaqədar ola bilər.

Buna görə də, keçiricilik faydalı yoxlama vasitəsi kimi xidmət edir (məsələn, keçiricilik aşağı olarsa, xlorid ehtimal ki, aşağıdır), lakin xloridə xüsusi olaraq korroziya və ya tənzimləmə məqsədləri üçün nəzarət etmək üçün hədəflənmiş kimyəvi testdən istifadə edilməlidir.