Question

Які положення є основою класичної теорії провідності металів?

Answer 1

Ответ:

1 . Метал як кристалічне тверде тіло є системою позитивних іонів і вільних електронів. Кристалічну гратку утворюють розташовані правильними і жорсткими рядами іони, які здійснюють теплові коливання навколо положення рівноваги (вузлів кристалічної ґратки). Всередині іонної ґратки хаотично рухаються електрони, створюючи електронний газ.

2.   Електронний газ вважається ідеальним газом, взаємодією між електронами можна знехтувати, враховується тільки взаємодія з іонами ґратки.  Електронний газ перебуває в термодинамічній рівновазі з іонною граткою.

3.   Електронний газ підлягає законам одноатомного ідеального газу. Середня довжина вільного пробігу електрона не залежить від його швидкості хаотичного руху.

4. Внаслідок хаотичного руху електронів у разі відсутності електричного поля в металі немає домінуючого напряму переміщення зарядів. В електричному полі всередині металу на тепловий рух електронів накладається впорядкований рух у напрямі, протилежному до напряму напруженості поля.

5. Електрон набуває енергії впорядкованого руху під дією зовнішнього електричного поля тільки на шляху вільного пробігу. Між електроном та іоном відбувається не пружні зіткнення, і електрон передає іонній гратці енергію впорядкованого руху, внаслідок чого виділяється джоулева теплота і метал нагрівається.

Answer 2

Класична теорія провідності металів, яка була розроблена в середині 20-го століття, базується на декількох основних положеннях:

1. Вільні електрони: Метали вважаються складовими кристалічних ґраток, в яких деяка частина електронів є вільними та вільно рухаються по металевій структурі. Ці вільні електрони є відповідальними за провідність металів.

2. Густина електронів: Метали мають високу густину вільних електронів. Це свідчить про те, що велика кількість електронів може взаємодіяти з електричним полем та переносити електричний струм.

3. Змінна структура ґратки: Атоми металів утворюють кристалічну ґратку, але класична теорія провідності передбачає, що позитивні ядра залишаються в стійкій позиції, тоді як вільні електрони рухаються між ними.

4. Деформація ґратки: При прикладенні зовнішнього електричного поля металева ґратка може деформуватися, що полегшує рух вільних електронів та сприяє провідності.

Ці положення допомагають пояснити основні властивості провідності металів, такі як висока електропровідність та теплопровідність. Однак ця теорія має свої обмеження, і для пояснення деяких явищ, таких як низькотемпературна поведінка деяких металів, було розроблено квантово-механічні теорії провідності.