
【化】 limiting conductivity; limiting equivalent conductivity
limit; terminal; the maximum; utmost
【化】 limit(ing) point
【化】 conductivity; electric conductivity; specific conductance
【医】 electroconductivity
极限电导率(Limiting Conductivity)是材料科学和电化学领域的重要概念,指物质在特定条件下达到的最大电导率值。根据《物理学名词》第三版的定义,该术语描述的是当温度、压力或载流子浓度趋于某一临界值时,材料的导电能力不再显著提升的物理极限。例如在超导体中,当温度低于临界温度时,电阻突降为零,此时电导率趋近于理论无限大,但实际应用中受材料纯度等因素限制,仍存在可观测的极限值。
从电化学角度,美国国家标准与技术研究院(NIST)指出极限电导率与离子迁移率相关,强电解质溶液在无限稀释条件下,离子间相互作用可忽略,此时电导率达到最大值。该现象可通过Onsager方程定量描述: $$ lambda^infty = lambda+^infty + lambda-^infty $$ 式中$lambda^infty$代表极限摩尔电导率,$lambda+^infty$和$lambda-^infty$分别为正负离子的极限离子电导率。
在半导体领域,中国国家标准GB/T 3102.5-1993强调载流子散射机制对极限电导率的影响。当材料缺陷密度趋近于零时,电子平均自由程达到最大值,此时电导率由载流子浓度和迁移率共同决定。麻省理工学院材料实验室的研究表明,石墨烯在室温下的极限电导率约为$6 times 10 , text{S/m}$,接近量子电导的极限值$4e/h$。
极限电导率通常指物质在特定条件下的最大导电能力,常见于电解质溶液理论中。以下是综合解释:
基本概念
电导率(σ)是电阻率(ρ)的倒数,公式为:
$$sigma = frac{1}{rho}$$
单位为西门子/米(S/m),用于衡量物质导电能力。
极限电导率的定义
在电解质溶液中,当溶液无限稀释时(浓度趋近于零),离子间相互作用可忽略,此时测得的摩尔电导率称为极限摩尔电导率(或极限当量电导率),记作$Lambda^infty$。该值反映离子在完全自由状态下的导电能力。
应用场景
影响因素
极限电导率主要取决于离子种类和溶剂性质(如温度、粘度),与溶液浓度无关。
极限电导率是理论上的理想值,体现离子在无干扰条件下的最大迁移能力,对研究溶液导电机制和电解质性质具有重要意义。
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