Re: Conduttore elettrico e conduttore termico

From: Elio Fabri <elio.fabri_at_tiscali.it>
Date: Fri, 16 Dec 2011 20:38:58 +0100

lionelgreenstreet ha scritto:
> ho un dubbio sul quale vorrei chiedere il vostro parere. Io ho sempre
> ritenuto valida l'equivalenza buon conduttore elettrico=buon
> conduttore termico. Vedi i metalli.
Premessa: la fisica dei solidi non e' precisamente il mio forte, ma
qualcosa posso dirti.

L'equivalenza di cui parli, che in termini precisi prende il nome di
"legge di Wiedemann-Franz", vale per i conduttori metallici, quando
anche la conducibilita' termica e' dovuta prevalentemente agli
elettroni.
Ovviamente non puo' sussistere per i solidi isolanti.

> ...
> Considero il fenomeno della conduzione termica: questa � generata
> (correggetemi dove sbaglio) dai fononi, ovvero da quanti di moto
> vibrazionale dovuti alle oscillazioni degli atomi del reticolo del
> solido.
Si', e tutto dipende dal cammino libero medio dei fononi, che a sua
volta e' influenzato da un sacco di cose di cui non so praticamente
niente...

> ...
> Esempio: come fa un metallo a riscaldare l'aria circostante? Mi sono
> dato una mezza risposta (quando le oscillazioni degli atomi decadono,
> viene emessa una radiazione associata e quindi il fonone si
> "trasforma" in fotone), ma non so se � corretta.
A me sembra che il meccanismo sia molto piu' semplice: gli atomi alla
superficie del solido sono in oscillazione a causa dell'agitazione
termica (che in altri termini viene vista come gas di fononi).
Le molecole del gas urtano la superficie, e ricevono per urto l'energia
cinetica da quegli atomi.

Soviet_Mario ha scritto:
> come trend "medio", spannometrico, non � poi da buttare. MA come
> regola non � accettabile. Evidentemente non conoscevi il coefficiente
> di conducibilit� termica ed elettrica del DIAMANTE. In particolare se
> puro, � tra i migliori isolanti, e anche termicamente un conduttore
> cos� buono che umilia rame ed argento, molto famosi.
Trascrivo dei valori della conducibilita'.
Va tenuto presente che variano molto con la temperatura: il diamante
ha un massimo attorno a 100 K, e vale circa 28 W/(cm K).
Il rame ha il massimo a 20 K, dove vale quasi 50 W/(cm K).
A temper. ambiente per il diamante non lo so di preciso, ma e' circa 7
W/(cm K), mentre il rame ha un po' meno di 4 W/(cm K).
(Tutti dati presi da grafici.)

> questo purtroppo non lo so. Se la propagazione del fonone lungo il
> legame sia una trasmissione "diretta" da nucleo a nucleo o pure essa
> mediata dagli elettroni di legame lo ignoro. Empiricamente il fonone
> salta malvolentieri attraverso lo spazio vuoto intermolecolare. Ora
> potrebbe essere perch� il gap non � adeguato (troppa distanza) o per
> la quasi totale assenza di densit� elettronica interposta ... non lo
> so, spero in integrazioni altrui.
Hai appena detto che i fononi sono modi normali (piu' esattamente,
sono quanti delle oscillazioni in modi normali). Quindi non sono
localizzati, e non possono "saltare": un fonone di regola interessa
moltissimi atomi (o ioni che siano).
Dove non ci sono atomi o ioni, niente fononi.
Naturalmente queste vibrazioni collettive sono mantenute dalle stesse
forze che generano i legami nel cristallo: alla fin fine forze tra
elettroni, ma tra elettroni legati.

> l'aria attorno ad una stufetta raggiante � quasi fredda, mentre in una
> convettiva � molto calda. Inoltre, considerando pure di assimilare il
> corpo caldo al corpo nero, con uno spettro tipico, l'effetto
> riscaldante dovrebbe essere piuttosto sensibile dallo spettro di
> assorbimento dell'ossigeno e dell'azoto : che hanno assorbimenti
> debolissimi sia nell'infrarosso che nelle microonde (diversamente da
> metano, CO2, ozono, e sopra tutti il vapore acqueo). Quindi se il
> corpo caldo scaldasse l'aria solo per irraggiamento, gli effetti
> sarebbero veramente bassi.
Infatti, ed e' per questo che l'aria resta fredda, mentre tu che
ricevi la radiazione ti puoi anche scottare.
                                                  

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Elio Fabri
Received on Fri Dec 16 2011 - 20:38:58 CET