Prawo Wiedemanna-Franza
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Wiedemann%E2%80%93Franz_law_original_experiment.png/220px-Wiedemann%E2%80%93Franz_law_original_experiment.png)
Prawo Wiedemanna-Franza – postulowane w 1853 roku przez Gustawa Wiedemanna i Rudolpha Franza, zakwestionowane doświadczalnie w 2011[1] prawo fizyczne, które stanowi, że stosunek przewodnictwa cieplnego i przewodnictwa elektrycznego w dowolnym metalu jest wprost proporcjonalny do temperatury[2].
Prawo to można wyrazić wzorem:
Gdzie:
- K – przewodnictwo cieplne;
- σ – przewodnictwo elektryczne;
- T – temperatura wyrażona w kelwinach;
- L – stała Lorentza, wyrażona wzorem:
Prawo to postulowali Wiedemann i Franz, którzy wspierając się swoimi wynikami doświadczalnymi ogłosili w 1853, że stosunek K/σ jest taki sam dla różnych metali przy stałej temperaturze[3].
Zależność od temperatury została odkryta w 1872 przez Ludwika Lorenza.
Prawo Wiedemanna-Franza miało wynikać stąd, że transport ładunków elektrycznych oraz ciepła jest powodowany przez istnienie wolnych elektronów w strukturze metalu. Wraz ze wzrostem temperatury następuje wzrost prędkości ruchu wolnych elektronów, co powoduje wzrost przewodnictwa cieplnego i jednocześnie spadek przewodnictwa elektrycznego.
Zakwestionowanie prawa Wiedemanna-Franza
Prawo było uznawane za poprawne przez ponad 150 lat, podczas których wielokrotnie doświadczalnie stwierdzano, że dla różnych metali stosunek K/σ jest taki sam przy danej temperaturze, z odchyleniami nie sięgającymi 50%[4]. W 1996 roku amerykańscy fizycy C. L. Kane i Matthew Fisher obliczyli, że w przypadku układów przestrzennych z elektronami ograniczonymi do pojedynczego łańcucha (do jednego wymiaru; długości) atomów metalu, prawo może zostać znacząco naruszone[5]. Według tych przewidywań, naukowcy z University of Bristol z grupy Nigela E. Husseya[1][4] wykazali doświadczalnie istotne odstępstwa od tego prawa.
Przypisy
- ↑ a b N. Wakeham, AF. Bangura, X. Xu, JF. Mercure i inni. Gross violation of the Wiedemann-Franz law in a quasi-one-dimensional conductor.. „Nat Commun”. 2 (396), Jul 2011. DOI: 10.1038/ncomms1406. PMID: 21772267.
- ↑ William Jones, Norman H. March: Theoretical Solid State Physics. Courier Dover Publications, 1985. ISBN 0-486-65016-2. (ang.).
- ↑ G. Wiedemann, R. Franz. Ueber die Wärme-Leitungsfähigkeit der Metalle. „Annalen der Physik”. 8 (89), s. 497–531, 1853. DOI: 10.1002/andp.18531650802. (niem.).
- ↑ a b Bristol physicists break 150-year-old law. University of Bristol, 2011-07-19. [dostęp 2011-07-22]. (ang.).
- ↑ CL. Kane, MP. Fisher. Thermal transport in a Luttinger liquid.. „Phys Rev Lett”. 76 (17), s. 3192-3195, Apr 1996. PMID: 10060898.
- БРЭ: 1912478