威德曼－弗朗兹定律英文解释翻译、威德曼－弗朗兹定律的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 Lorentz relation; Wiedemann-Franz law

分词翻译：

威的英语翻译：

by force; might; power

德的英语翻译：

heart; mind; morals; virtue

曼的英语翻译：

graceful; prolonged

朗的英语翻译：

bright; loud and clear

兹的英语翻译：

at present; now; this

定律的英语翻译：

law
【化】 law
【医】 law

专业解析

威德曼－弗朗兹定律（Wiedemann-Franz Law）是凝聚态物理学中的重要定律，描述了金属材料中热导率（(kappa)）与电导率（(sigma)）之间的比例关系。其核心内容如下：

一、定律定义

该定律指出：在相同温度下，金属的热导率与电导率的比值（(frac{kappa}{sigma})）近似等于一个与温度成正比的常数，数学表达式为： $$ frac{kappa}{sigma} = L cdot T $$ 其中：

(L) 为洛伦兹常数（Lorenz number），理论值约为 (2.44 times 10^{-8}mathrm{WcdotOmegacdot K^{-2}})；
(T) 为绝对温度（单位：K）。

二、物理机制

定律的成立依赖于金属中自由电子的主导作用：

电子输运主导：金属的热能和电荷传递主要由自由电子承担，声子（晶格振动）贡献可忽略；
弛豫时间近似：电子散射过程对热导和电导的影响相似，导致两者呈线性关联。

三、适用范围与局限性

适用条件：在室温及以上温度，对铜、铝等纯金属高度吻合；
例外情况：
- 低温下（如接近绝对零度），电子-声子散射减弱，定律可能偏离；
- 强关联电子体系（如高温超导体）或半导体中，声子传热贡献显著，定律不适用。

四、历史背景

定律由德国物理学家古斯塔夫·威德曼（Gustav Wiedemann）和鲁道夫·弗朗兹（Rudolph Franz）于1853年通过实验发现。后经路德维希·洛伦兹（Ludvig Lorenz）在1872年补充温度依赖关系，完善为现有形式。

五、现代应用与意义

材料性能评估：通过电导率快速估算热导率，辅助热电材料设计；
理论验证：作为费米液体理论的核心验证依据，支持电子气模型的可靠性；
修正研究：在纳米材料或拓扑绝缘体等新型体系中，探索量子效应对定律的修正。

参考文献

国际纯粹与应用物理学联合会（IUPAP）, 金属电子理论导论
https://iupap.org/topical-groups/electronic-properties/

《物理评论快报》（Physical Review Letters）, "电子输运的普适性研究"
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.077001

德国物理学会（DPG）, 物理学史档案
https://www.dpg-physik.de/veroeffentlichungen/geschichtsarchiv

网络扩展解释

威德曼－弗朗兹定律（Wiedemann-Franz law）是描述金属材料热导率（λ）与电导率（σ）之间关系的物理定律，其核心内容可总结如下：

1.基本定义与公式

定律表述：在温度不太低时（通常指0℃以上），金属的热导率与电导率的比值与绝对温度( T )成正比，即： $$ frac{lambda}{sigma} = LT $$ 其中( L )为洛伦兹数（Lorenz number），理论值约为( 2.44 times 10^{-8} , mathrm{W cdot Omega / K} )。
理论推导：1928年索末菲基于自由电子模型，推导出洛伦兹数的表达式： $$ L = frac{pi}{3} left( frac{k}{e} right) $$ （( k )为玻尔兹曼常数，( e )为电子电荷）。

2.物理机制

电子主导：该定律成立的前提是金属的热传导和电传导主要由自由电子贡献，而非晶格振动（声子导热）。
普适性意义：不同金属的( L )值接近常数，表明电子输运行为具有普适规律，与材料种类无关。

3.适用条件

温度范围：
- 成立：常温至高温（约2000K以下），此时电子热导占主导。
- 不成立：极低温时（如接近绝对零度），声子导热贡献显著，且量子效应导致偏差。
材料限制：主要适用于金属；非金属（如石墨）需修正，因其同时存在电子和声子导热。

4.修正与扩展

石墨材料：1937年鲍威尔提出修正公式，引入温度依赖的洛伦兹数，如( L = 0.123T^{-1.8} )，适用于高温石墨化材料。
高温验证：2024年研究证实，熔融态金属（如钨）在2000K以上仍符合该定律，因电子输运占绝对主导。

5.意义与局限性

工程应用：为热电材料设计、高温超导体研究提供理论基础。
局限性：无法解释低温或非金属材料的导热-导电关系，需结合声子理论或其他模型补充。

如需进一步了解实验验证或具体材料案例，详细研究。