VARIACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD CALORIFICA DE LOS SOLIDOS

Variación de la conductividad calorífica de los sólidos

    Según Cengel, la conductividad calorífica de un sólido (λ ) se define relacionando el flujo estacionario de energía térmica Q a lo largo de una barra larga, con un gradiente de temperatura:

en donde Q es el flujo de energía térmica (energía transferida por unidad de área por unidad tiempo). La forma de la ecuación (1) que define la conductividad implica que el proceso de transferencia de energía térmica es un proceso en el cual la energía no entra simplemente por un extremo y va directamente en línea recta hasta el otro, sino que más bien, se difunde a través de la muestra experimentando varios eventos de dispersión al colisionar con elementos dispersores, tales como defectos, frontera de granos, iones muy masivos, entre otros. Si la energía se propagara directamente sin deflexión a través de la muestra, la expresión del flujo térmico no dependería del gradiente de temperatura ΔT entre los extremos de la muestra, de su longitud. La naturaleza aleatoria del proceso de conductividad introduce el gradiente de temperatura y un camino libre medio en la expresión del flujo térmico. A la distancia promedio que viajan los fonones sin ser dispersados o sin interaccionar entre ellos se le llama camino libre medio.


    Según Bird, la conducción de electrones en metales desde un gas de electrones obedece a la mecánica cuántica:

Donde, Cv,el es la contribución electrónica a la capacidad calórica volumétrica de un metal, ne es el numero de electrones libres por cm3, dF es la energía de Fermi, y κel es la contribución de los electrones a la conductividad térmica. La energía de Fermi se relaciona con la velocidad promedio de los electrones. Para probar que los electrones en un metal arrastran la mayor porción de energía térmica, la conductividad eléctrica y térmica se relacionan:

    También se puede usar la siguiente relación para L:

    Donde, ρ[Ωm] es la resistividad eléctrica. En compuestos semiconductores:


VIDEOS Y EJEMPLOS:




INFORMACION COMPLEMENTARIA: https://www.uv.es/tunon/pdf_doc/tema_fen_trans.pdf



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