Закон Видемана — Франца

  В 1853 году немецкими учёными Г. Видеманом (1826—1899) и Р. Францем (1827—1902) на основании экспериментальных данных было установлено, что для различных металлов при одинаковой температуре отношение K практически не изменяется.

  

  Закон Видемана — Франца — это физический закон, утверждающий, что для металлов отношение коэффициента теплопроводности K к удельной электрической проводимости σ пропорционально температур:

 

  Учёными Г. Видеманом и Р. Францем на основании экспериментальных данных было установлено, что для различных металлов при одинаковой температуре отношение K/σ практически не изменяется. Пропорциональность этого отношения термодинамической температуре была установлена Л. Лоренцем в 1882 году. В его честь коэффициент L носит название числа Лоренца, а сам закон иногда именуют законом Видемана — Франца — Лоренца.

   Взаимная связь электрической проводимости и теплопроводности объясняется тем, что оба эти свойства металлов в основном обусловлены движением свободных электронов.

 Коэффициент теплопроводности увеличивается пропорционально средней скорости частиц, так как ускоряется перенос энергии. Электропроводность, наоборот, падает, потому что соударения при большой скорости частиц значительно затрудняют перенос энергии. Друде, применив классическую кинетическую теорию газов, получил значение коэффициента  L:

 где К — постоянная Больцмана, е заряд электрона.

  В своём первоначальном расчете Друде ошибся в 2 раза, получив при этом правильный порядок величины. Фактически, классическая статистика даёт результат:

  Только с помощью квантовой статистики Зоммерфельдом было получено значение коэффициента  L, хорошо согласующееся с экспериментом:

    Закон Видемана — Франца — говорит, что для металлов отношение коэффициента теплопроводности к удельной электрической проводимости σ пропорционально температур:

;      .

Где Т — температура, σ — удельной электрической проводимости, χ (или К) — коэффициента теплопроводности.

  Ещё картинки на эту тему: