Ṣe Iwọn otutu Ṣe Ipa Itanna ati Imudara Ooru bi?
Itannaconductivityduro bi aipilẹ paramitani fisiksi, kemistri, ati imọ-ẹrọ ode oni, didimu awọn ilolu pataki kọja awọn aaye pupọ,lati iṣelọpọ iwọn-giga si microelectronics ultra-konge. Pataki pataki rẹ jẹ lati isọdọkan taara si iṣẹ ṣiṣe, ṣiṣe, ati igbẹkẹle ti itanna ainiye ati awọn eto igbona.
Ifihan alaye yii ṣiṣẹ bi itọsọna okeerẹ si agbọye ibatan intricate laarinitanna elekitiriki (σ), igbona elekitiriki(κ), ati iwọn otutu (T). Pẹlupẹlu, a yoo ṣawari awọn ihuwasi adaṣe ti awọn kilasi ohun elo oniruuru, ti o wa lati awọn oludari ibi ti o wọpọ si awọn semikondokito amọja ati awọn insulators, gẹgẹ bi fadaka, goolu, bàbà, irin, awọn solusan, ati roba, eyiti o di aafo laarin imọ imọ-jinlẹ ati awọn ohun elo ile-iṣẹ gidi-aye.
Ni ipari kika yii, iwọ yoo ni ipese pẹlu logan, oye nuancedtiawọnibatan ti iwọn otutu, ifaramọ, ati ooru.
Atọka akoonu:
1. Ṣe iwọn otutu ni ipa lori itanna eletiriki?
2. Ṣe iwọn otutu yoo ni ipa lori ifarapa igbona?
3. Ibasepo laarin itanna ati itanna elekitiriki
4. Conductivity vs kiloraidi: awọn iyatọ bọtini
I. Ṣe iwọn otutu ni ipa lori itanna eletiriki?
Ibeere naa, “Ṣe iwọn otutu kan ni ipa lori iṣiṣẹ?” ti dahun ni pato: Bẹẹni.Iwọn otutu n ṣe pataki, ipa ti o gbẹkẹle ohun elo lori mejeeji itanna ati adaṣe igbona.Ninu awọn ohun elo imọ-ẹrọ to ṣe pataki lati gbigbe agbara si iṣẹ sensọ, iwọn otutu ati ibatan ihuwasi n sọ iṣẹ ṣiṣe paati, awọn ala ṣiṣe, ati ailewu iṣẹ.
Bawo ni iwọn otutu ṣe ni ipa lori iṣẹ ṣiṣe?
Awọn iwọn otutu yipada ifarakanra nipasẹ yiyipadabi o ṣe rọrungba agbara gbigbe, gẹgẹ bi awọn elekitironi tabi ions, tabi ooru gbe nipasẹ ohun elo. Ipa naa yatọ fun iru ohun elo kọọkan. Eyi ni deede bi o ṣe n ṣiṣẹ, bi a ti ṣalaye ni kedere:
1.Awọn irin: ifarakanra n dinku pẹlu iwọn otutu ti nyara
Gbogbo awọn irin ṣe nipasẹ awọn elekitironi ọfẹ ti nṣan ni irọrun ni awọn iwọn otutu deede. Nigbati o ba gbona, awọn ọta irin naa ma gbọn ni kikan. Awọn gbigbọn wọnyi n ṣiṣẹ bi awọn idiwọ, tuka awọn elekitironi ati fa fifalẹ sisan wọn.
Ni pataki, itanna ati ina elekitiriki gbona silẹ ni imurasilẹ bi iwọn otutu ti n dide. Nitosi iwọn otutu yara, iṣiṣẹ-ara ni igbagbogbo ṣubu nipasẹ~ 0.4% fun 1 ° C dide.Ni ifiwera,nigbati iwọn otutu ti 80 ° C ba waye,awọn irin padanu25–30%ti won atilẹba elekitiriki.
Opo yii jẹ gbigbe lọpọlọpọ ni sisẹ ile-iṣẹ, fun apẹẹrẹ, awọn agbegbe gbona dinku agbara ailewu lọwọlọwọ ni wiwọ ati itusilẹ ooru kekere ni awọn eto itutu agbaiye.
2. Ni awọn semikondokito: iṣiṣẹ pọ si pẹlu iwọn otutu
Awọn semikondokito bẹrẹ pẹlu awọn elekitironi ni wiwọ ni wiwọ ninu eto ohun elo naa. Ni awọn iwọn otutu kekere, diẹ le gbe lati gbe lọwọlọwọ.Bi iwọn otutu ṣe ga soke, ooru n fun awọn elekitironi ni agbara to lati fọ ọfẹ ati sisan. Awọn igbona ti o gba, diẹ sii awọn ti ngbe idiyele yoo wa,pupọ boosting conductivity.
Ni awọn ofin inu diẹ sii, conductivity ga soke ndinku, nigbagbogbo ilọpo meji ni gbogbo 10-15°C ni awọn sakani aṣoju.Eyi ṣe iranlọwọ iṣẹ ṣiṣe ni igbona iwọntunwọnsi ṣugbọn o le fa awọn ọran ti o ba gbona ju (jijo ti o pọ ju), fun apẹẹrẹ, kọnputa le jamba ti chirún ti a ṣe pẹlu semikondokito kan ba gbona si iwọn otutu giga.
3. Ni Electrolytes (Awọn olomi tabi awọn gels ni awọn batiri): iṣiṣẹ ṣiṣe dara pẹlu ooru
Diẹ ninu awọn eniyan ṣe iyalẹnu bawo ni iwọn otutu ṣe ni ipa lori ojutu adaṣe eletiriki, ati pe apakan yii ni. Electrolytes ṣe awọn ions gbigbe nipasẹ ojutu kan, lakoko ti otutu jẹ ki awọn olomi nipọn ati ki o lọra, ti o mu ki o lọra ti awọn ions. Paapọ pẹlu iwọn otutu ti o pọ si, omi yoo dinku viscous, nitorinaa awọn ions n tan kaakiri ati gbe idiyele daradara siwaju sii.
Ni gbogbo rẹ, iṣiṣẹ pọsi nipasẹ 2-3% fun 1 ° C lakoko ti ohun gbogbo n gba etibebe rẹ. Nigbati iwọn otutu ba ga soke nipasẹ 40 ° C diẹ sii, iṣiṣẹ iṣiṣẹ silẹ nipasẹ ~ 30%.
O le ṣe iwari ipilẹ yii ni agbaye gidi, bii awọn ọna ṣiṣe bii awọn batiri gba agbara ni iyara ni igbona, ṣugbọn eewu ibajẹ ti o ba gbona.
II. Ṣe iwọn otutu ni ipa lori imunadoko gbona?
Imudara igbona, iwọn bi o ṣe rọrun ooru ti n lọ nipasẹ ohun elo kan, ni igbagbogbo dinku bi iwọn otutu ṣe dide ni ọpọlọpọ awọn okele, botilẹjẹpe ihuwasi yatọ da lori eto ohun elo ati ọna ti a gbe ooru lọ.
Ninu awọn irin, ooru nṣan ni pataki nipasẹ awọn elekitironi ọfẹ. Bi iwọn otutu ti n pọ si, awọn ọta ma n gbọn ni agbara diẹ sii, ti n tuka awọn elekitironi wọnyi ati idalọwọduro ipa-ọna wọn, eyiti o dinku agbara ohun elo lati gbe ooru daradara.
Ni awọn insulators crystalline, ooru nrin nipasẹ awọn gbigbọn atomiki ti a mọ si awọn phonons. Awọn iwọn otutu ti o ga julọ nfa ki awọn gbigbọn wọnyi pọ si, ti o yori si awọn ikọlu loorekoore laarin awọn ọta ati idinku ti o han gbangba ninu adaṣe igbona.
Ninu awọn gaasi, sibẹsibẹ, idakeji waye. Bi iwọn otutu ti n dide, awọn ohun alumọni gbe yiyara ati ki o kọlu nigbagbogbo, gbigbe agbara laarin awọn ikọlu ni imunadoko; nitorina, igbona elekitiriki posi.
Ni awọn polima ati awọn olomi, ilọsiwaju diẹ jẹ wọpọ pẹlu iwọn otutu ti nyara. Awọn ipo igbona gba awọn ẹwọn molikula lati gbe diẹ sii larọwọto ati dinku iki, ṣiṣe ki o rọrun fun ooru lati kọja nipasẹ ohun elo naa.
III. Ibasepo laarin itanna ati itanna elekitiriki
Ṣe ibamu kan wa laarin iba ina elekitiriki ati ina elekitiriki? O le ṣe iyalẹnu nipa ibeere yii. Lootọ, asopọ to lagbara wa laarin itanna ati ina elekitiriki, sibẹ asopọ yii jẹ oye nikan fun awọn iru awọn ohun elo kan, bii awọn irin.
1. Ibasepo to lagbara laarin itanna ati elekitiriki gbona
Fun awọn irin funfun (bii bàbà, fadaka, ati wura), ofin ti o rọrun kan:Ti ohun elo kan ba dara julọ ni ṣiṣe ina, o tun dara pupọ ni ṣiṣe ooru.Ilana yii n lọ lori da lori elekitironi-pin lasan.
Ni awọn irin, mejeeji ina ati ooru ni akọkọ ti gbe nipasẹ awọn patikulu kanna: awọn elekitironi ọfẹ. Eyi ni idi ti eletiriki eletiriki giga nyorisi si ifarapa igbona giga ni awọn ọran kan.
Funawọnitannasisan,nigbati a ba lo foliteji kan, awọn elekitironi ọfẹ wọnyi n gbe ni itọsọna kan, ti o gbe idiyele ina.
Nigba ti o ba de siawọnoorusisan, Ipari kan ti irin naa gbona ati ekeji tutu, ati pe awọn elekitironi ọfẹ kanna n gbe yarayara ni agbegbe ti o gbona ati jalu sinu awọn elekitironi ti o lọra, gbigbe agbara (ooru) yarayara si agbegbe tutu.
Ilana pinpin yii tumọ si pe ti irin ba ni ọpọlọpọ awọn elekitironi alagbeka ti o ga pupọ (ti o jẹ ki o jẹ adaorin itanna to dara julọ), awọn elekitironi yẹn tun ṣiṣẹ bi “awọn gbigbe igbona” daradara, eyiti o jẹ apejuwe ni deede nipasẹawọnWiedemann-FranzOfin.
2. Ibasepo ailagbara laarin itanna ati itanna elekitiriki
Ibasepo laarin itanna ati ina elekitiriki gbona n dinku ninu awọn ohun elo nibiti idiyele ati ooru ti gbe nipasẹ awọn ọna oriṣiriṣi.
| Ohun elo Iru | Imudara Itanna (σ) | Imudara Ooru (κ) | Idi ti Ofin naa kuna |
| Awọn insulators(fun apẹẹrẹ, roba, gilasi) | Kekere pupọ (σ≈0) | Kekere | Ko si awọn elekitironi ọfẹ ti o wa lati gbe ina. Ooru ti gbe nipasẹ nikanatomiki gbigbọn(bi a lọra pq lenu). |
| Semiconductors(fun apẹẹrẹ, Silikoni) | Alabọde | Alabọde to High | Mejeeji awọn elekitironi ati awọn gbigbọn atomiki gbe ooru. Ọna idiju iwọn otutu yoo ni ipa lori nọmba wọn jẹ ki ofin irin ti o rọrun jẹ igbẹkẹle. |
| Diamond | Kekere pupọ (σ≈0) | Pupọ ga julọ(κ jẹ asiwaju agbaye) | Diamond ko ni awọn elekitironi ọfẹ (o jẹ insulator), ṣugbọn eto atomiki lile pipe rẹ ngbanilaaye awọn gbigbọn atomiki lati gbe ooru lọ.Iyatọ sare. Eyi jẹ apẹẹrẹ olokiki julọ nibiti ohun elo jẹ ikuna itanna ṣugbọn aṣaju igbona kan. |
IV. Conductivity vs kiloraidi: bọtini iyato
Lakoko ti iṣe eletiriki mejeeji ati ifọkansi kiloraidi jẹ awọn aye pataki ninuomi didara onínọmbà, nwọn wiwọn taa o yatọ si-ini.
Iwa ihuwasi
Iṣeṣe jẹ wiwọn ti agbara ojutu kan lati atagba ina lọwọlọwọ. It iwọn awọnlapapọ fojusi ti gbogbo ni tituka ionsninu omi, eyiti o pẹlu awọn ions ti o daadaa (awọn cations) ati awọn ions ti ko ni idiyele (anions).
Gbogbo awọn ions, gẹgẹbi kiloraidi (Cl-), soda (Nà+), kalisiomu (Ca2+), bicarbonate, ati imi-ọjọ, ṣe alabapin si iṣiṣẹpọ lapapọ mrirọrun ni microSiemens fun sẹntimita (µS/cm) tabi milliSiemens fun sẹntimita (mS/cm).
Iṣeṣe jẹ iyara, atọka gbogbogbotiLapapọTituka Solids(TDS) ati gbogbo omi ti nw tabi salinity.
Iṣọkan Chloride (Cl-)
Idojukọ kiloraidi jẹ wiwọn kan pato ti anion kiloraidi nikan ti o wa ninu ojutu.O ṣe iwọn awọnọpọ awọn ions kiloraidi nikan(Cl-bayi, nigbagbogbo yo lati iyọ bi soda kiloraidi (NaCl) tabi kalisiomu kiloraidi (CaCl)2).
Iwọn wiwọn yii ni a ṣe ni lilo awọn ọna kan pato bi titration (fun apẹẹrẹ, ọna Argentometric) tabi awọn amọna-iyan yiyan (ISEs)ni milligrams fun lita (mg/L) tabi awọn ẹya ara fun milionu (ppm).
Awọn ipele chloride ṣe pataki fun ṣiṣe iṣiro agbara fun ipata ninu awọn ọna ṣiṣe ile-iṣẹ (bii awọn igbomikana tabi awọn ile-iṣọ itutu agbaiye) ati fun abojuto ifọle salinity ninu awọn ipese omi mimu.
Ni kukuru, kiloraidi ṣe alabapin si adaṣe, ṣugbọn adaṣe kii ṣe pato si kiloraidi.Ti ifọkansi kiloraidi ba pọ si, ifọkansi lapapọ yoo pọ si.Bibẹẹkọ, ti iṣiṣẹ adaṣe lapapọ ba pọ si, o le jẹ nitori ilosoke ninu kiloraidi, imi-ọjọ, iṣuu soda, tabi eyikeyi akojọpọ awọn ions miiran.
Nitorinaa, adaṣe ṣiṣẹ bi ohun elo iboju ti o wulo (fun apẹẹrẹ, ti adaṣe ba lọ silẹ, kiloraidi ṣee ṣe kekere), ṣugbọn lati ṣe atẹle kiloraidi pataki fun ipata tabi awọn idi ilana, idanwo kemikali ti a fojusi gbọdọ ṣee lo.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu kọkanla-14-2025