O que significa "Lei de Wiedemann-Franz"?
Índice
A Lei de Wiedemann-Franz relaciona duas propriedades importantes dos materiais: condutividade térmica e condutividade elétrica. Em termos simples, ela descreve quão bem um material consegue conduzir calor em comparação com a condução de eletricidade. Segundo essa lei, há uma relação constante entre esses dois tipos de condutividade quando a temperatura é considerada.
Comportamento em Metais
A maioria dos metais segue essa lei direitinho. Em temperaturas mais altas, eles mantêm uma relação estável, o que significa que conduzem bem tanto calor quanto eletricidade. Isso acontece porque eles têm um alto nível de energia, permitindo que os elétrons se movam livremente.
Grafeno e Sistemas Bidimensionais
Em estudos recentes, materiais bidimensionais como o grafeno mostram um comportamento interessante. Quando a concentração de impurezas no grafeno é alterada, a capacidade dele de conduzir eletricidade e calor pode ser afetada. Se o nível de impurezas for reduzido, o material pode apresentar uma desvio da Lei de Wiedemann-Franz, levando a resultados inesperados.
Razão de Lorenz
A razão de Lorenz é o valor-chave usado para avaliar como os materiais se conformam a essa lei. Em algumas situações, especialmente em níveis de energia mais baixos em materiais como o grafeno, essa razão pode cair abaixo de um, indicando que a relação usual entre condutividade térmica e elétrica já não se aplica.
Contexto Histórico
A Lei de Wiedemann-Franz tem uma importância histórica também. A primeira teoria que explicava essa relação tinha alguns erros, que foram corrigidos mais tarde. Entender esses erros ajuda a esclarecer como os cientistas desenvolveram uma visão mais precisa da condução elétrica em metais. Esse conhecimento é importante para estudantes e para quem estuda física do estado sólido.