威德曼－弗朗茲定律英文解釋翻譯、威德曼－弗朗茲定律的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Lorentz relation; Wiedemann-Franz law

分詞翻譯：

威的英語翻譯：

by force; might; power

德的英語翻譯：

heart; mind; morals; virtue

曼的英語翻譯：

graceful; prolonged

朗的英語翻譯：

bright; loud and clear

茲的英語翻譯：

at present; now; this

定律的英語翻譯：

law
【化】 law
【醫】 law

專業解析

威德曼－弗朗茲定律（Wiedemann-Franz Law）是凝聚态物理學中的重要定律，描述了金屬材料中熱導率（(kappa)）與電導率（(sigma)）之間的比例關系。其核心内容如下：

一、定律定義

該定律指出：在相同溫度下，金屬的熱導率與電導率的比值（(frac{kappa}{sigma})）近似等于一個與溫度成正比的常數，數學表達式為： $$ frac{kappa}{sigma} = L cdot T $$ 其中：

(L) 為洛倫茲常數（Lorenz number），理論值約為 (2.44 times 10^{-8}mathrm{WcdotOmegacdot K^{-2}})；
(T) 為絕對溫度（單位：K）。

二、物理機制

定律的成立依賴于金屬中自由電子的主導作用：

電子輸運主導：金屬的熱能和電荷傳遞主要由自由電子承擔，聲子（晶格振動）貢獻可忽略；
弛豫時間近似：電子散射過程對熱導和電導的影響相似，導緻兩者呈線性關聯。

三、適用範圍與局限性

適用條件：在室溫及以上溫度，對銅、鋁等純金屬高度吻合；
例外情況：
- 低溫下（如接近絕對零度），電子-聲子散射減弱，定律可能偏離；
- 強關聯電子體系（如高溫超導體）或半導體中，聲子傳熱貢獻顯著，定律不適用。

四、曆史背景

定律由德國物理學家古斯塔夫·威德曼（Gustav Wiedemann）和魯道夫·弗朗茲（Rudolph Franz）于1853年通過實驗發現。後經路德維希·洛倫茲（Ludvig Lorenz）在1872年補充溫度依賴關系，完善為現有形式。

五、現代應用與意義

材料性能評估：通過電導率快速估算熱導率，輔助熱電材料設計；
理論驗證：作為費米液體理論的核心驗證依據，支持電子氣模型的可靠性；
修正研究：在納米材料或拓撲絕緣體等新型體系中，探索量子效應對定律的修正。

參考文獻

國際純粹與應用物理學聯合會（IUPAP）, 金屬電子理論導論
https://iupap.org/topical-groups/electronic-properties/

《物理評論快報》（Physical Review Letters）, "電子輸運的普適性研究"
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.077001

德國物理學會（DPG）, 物理學史檔案
https://www.dpg-physik.de/veroeffentlichungen/geschichtsarchiv

網絡擴展解釋

威德曼－弗朗茲定律（Wiedemann-Franz law）是描述金屬材料熱導率（λ）與電導率（σ）之間關系的物理定律，其核心内容可總結如下：

1.基本定義與公式

定律表述：在溫度不太低時（通常指0℃以上），金屬的熱導率與電導率的比值與絕對溫度( T )成正比，即： $$ frac{lambda}{sigma} = LT $$ 其中( L )為洛倫茲數（Lorenz number），理論值約為( 2.44 times 10^{-8} , mathrm{W cdot Omega / K} )。
理論推導：1928年索末菲基于自由電子模型，推導出洛倫茲數的表達式： $$ L = frac{pi}{3} left( frac{k}{e} right) $$ （( k )為玻爾茲曼常數，( e )為電子電荷）。

2.物理機制

電子主導：該定律成立的前提是金屬的熱傳導和電傳導主要由自由電子貢獻，而非晶格振動（聲子導熱）。
普適性意義：不同金屬的( L )值接近常數，表明電子輸運行為具有普適規律，與材料種類無關。

3.適用條件

溫度範圍：
- 成立：常溫至高溫（約2000K以下），此時電子熱導占主導。
- 不成立：極低溫時（如接近絕對零度），聲子導熱貢獻顯著，且量子效應導緻偏差。
材料限制：主要適用于金屬；非金屬（如石墨）需修正，因其同時存在電子和聲子導熱。

4.修正與擴展

石墨材料：1937年鮑威爾提出修正公式，引入溫度依賴的洛倫茲數，如( L = 0.123T^{-1.8} )，適用于高溫石墨化材料。
高溫驗證：2024年研究證實，熔融态金屬（如鎢）在2000K以上仍符合該定律，因電子輸運占絕對主導。

5.意義與局限性

工程應用：為熱電材料設計、高溫超導體研究提供理論基礎。
局限性：無法解釋低溫或非金屬材料的導熱-導電關系，需結合聲子理論或其他模型補充。

如需進一步了解實驗驗證或具體材料案例，詳細研究。