İletim ve İletkenlik Nedir?

Cisimlerde ısının ya da elektriğin madde taşınması olmaksızın aktarıl­ması.

Isı İletimi

Elde tutulan bir demir çubuğun bir ucu ısıtıldığında, sıcaklığın, yavaş ya­vaş bütün çubukta arttığı gözlenir. Isı, bu biçimde, demir içinde gittikçe ile­tilir ve iletkenlikten ötürü yayıldığı söylenir. Buna karşılık, camı ve odu­nu aynı yöntemle ısıtmak çok zordur. Bu nedenle, bir kibritin tutuşmuş ucu­nun birkaç müimetre uzağındaki sı­caklık artışı çok azdır. Demek ki, ka­tiların iletim özellikleri aynı değildir. Farklı cisimler, bunların K ısıl öziletkenlik katsayısı incelenerek karşılaş­tırılır. Bu, gerecin sıcaklık ve arılık de­recesine göre değişir. Gümüş, ısıyı en fazla ileten madendir. Bu enerji akta­rımı, katilarda birbirinden bağımsız iki mekanizmaya göre gerçekleşir. Enerji bir yandan elektronlar tarafın­dan taşınır, elektronlar, şoklar nede­niyle, kinetik enerji alışverişinde bu­lunurlar; “sıcak” (hızlı) elektronlar, enerjilerini daha “soğuk” (yavaş) olanlara aktanrlar. Öte yandan, ener­ji aktarımı, billur kafesteki titreşimle­rin (çalkantıların), yani cismin atom ve iyonlarının hareketlerinin yol aç­tığı dalgalarla sağlanır.

İletkenliğe bu yaklaşım biçiminin de­ğerlendirilmesi son derece karmaşık­tır. çünkü atomlar arasındaki bağ kuvvetleri işe karışmaktadır. Bu ola­yın incelenmesi fonon kavramından hareketle gerçekleştirilmiştir. Metal­ler için elektronik yaklaşım daha önem taşır. Yarı-iletkenlerde ve yalıt­kanlardaysa kafes yaklaşımı önem ka­zanır. Sıvılar, genellikle, kötü ısı ilet­kenidir. Akışkanların iletkenliğinin in­celenmesi, konveksiyon akımları tara­fından büyük ölçüde engellenir. Hid­rojen, ısıyı en iyi ileten gaz olduğun­dan, termik santrallarda yüksek güç­lü alternatörlerin baralanmn soğutul­masında sık sık kullandır.

Elektrik İletimi

Bu durumda, iletim, iletken adı veri­len ve elektriği aktarma özelliği bulu­nan cisimler tarafından gerçekleştiri­lir; bir devrenin direnci ne kadar dü­şük olursa, akımı iletmesi o kadar ko­lay olur.

Metaller ve alaşımları iyi birer ilet­kendir; bu özelliklerinin nedeni, bir­çok serbest elektron taşımalarıdır. Ki­mi cisimlerde, tekyönlü denen bir ilet­kenlik vardır; doğru yön ya da geçir­me yönü adı verilen ve akımın P böl­gesinden (anot) N bölgesine doğru (ka­tot) geçişine denk düşen tek bir yönde akım akıtan yan-iletkendiyotlar bu duruma örnektir. Elektriksel öziletkenlik o, metal ya da alaşımın p özdirencinin tersidir; uzunluğu 1, kesiti S ve direnci R olan iletken bir tel için şöyle gösterilir:

o=1/P=1/RS=1/R*1/S:1/R iletkeninin

G iletkenliğidir (önceleri, ohm sözcü­ğünün tersi olan mho üe gösterilen üetkenlik birimi için artık siemens kul­lanılmaktadır). Buna göre o öziletkenlik:

o = G*1/S olur ve metrede siemens cinsinden belirtilir. Metaller için, o, sıcaklıkla orantılı olarak geniş sınırlar içinde değişirken, yarı­iletkenlerde, sıcaklıkla, üstel olarak değişmektedir. Mutlak sıfırın (—273°C) yakınlarında, alüminyum, kalay, kurşun ya da çinko gibi bazı metallerin özdirenci sıfır olurken, özi- letkenliği sonsuza yaklaşır. Metal ve alaşımların çoğunun elektrik üetken- liğinin mutlak sıfıra yakın sıcaklıklar­da böyle apansız artışıyla ilgili çalış­malar sayesinde, üç A.B.D’li, Ekim 1972’de fizik dalında Nobel ödülü ka­zanmışlardır.

İletken Cisim

Bir cismin bazı elektronları, bir elek­triksel alan etkisi altında yer değişti- rebiliyorsa, o cisim, elektriği iletmek­tedir. Cisim içinde serbest elektron­lar varsa (metal durumu), yani elek­tronlar iletim bandında yer alıyorlar­sa, bu olayın oluşması kolaydır. İle­tim, elektriksel alan, değerlik bandı­na bir düzeyin elektronunu sökerek onu serbest düzeye götürecek dere­cede güçlü olduğunda da gerçek­leşir.

Boş kalan düzey, bir komşu atoma ait ve daha düşük bir enerjideki bir baş­ka elektronu alabilir. Böylelikle gitgi­de elektronlar arası bir yer değişme oluşur. Bu da, söz konusu cisimde bir akım geçişine yol açar.İletkenlerde, özellikle de iletim bandı ile değerlik bandının kısmen çakıştığı metallerde bu olay gelişir.

BAZI MADDELERİN ISIL ÖZİLETKENLİĞİ (birimi kal/ sn/ sın/ °c)
gümüş 1

bakır 0,94

altın 0,53

pirinç 0,23

çinko 0,19

kalay 0,14

demir 0,12

çelik 0,116

kurşun0,085

su yaklaşık 13.10′4

alkol yaklaşık 4.104

hidrojen 3,63.10-4

oksijen 0,52.10′4

azot 0,52.104

Hadi Paylaş!Share on FacebookTweet about this on TwitterShare on Google+Share on RedditPin on Pinterest

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir