
【化】 limiting conductivity; limiting equivalent conductivity
limit; terminal; the maximum; utmost
【化】 limit(ing) point
【化】 conductivity; electric conductivity; specific conductance
【醫】 electroconductivity
極限電導率(Limiting Conductivity)是材料科學和電化學領域的重要概念,指物質在特定條件下達到的最大電導率值。根據《物理學名詞》第三版的定義,該術語描述的是當溫度、壓力或載流子濃度趨于某一臨界值時,材料的導電能力不再顯著提升的物理極限。例如在超導體中,當溫度低于臨界溫度時,電阻突降為零,此時電導率趨近于理論無限大,但實際應用中受材料純度等因素限制,仍存在可觀測的極限值。
從電化學角度,美國國家标準與技術研究院(NIST)指出極限電導率與離子遷移率相關,強電解質溶液在無限稀釋條件下,離子間相互作用可忽略,此時電導率達到最大值。該現象可通過Onsager方程定量描述: $$ lambda^infty = lambda+^infty + lambda-^infty $$ 式中$lambda^infty$代表極限摩爾電導率,$lambda+^infty$和$lambda-^infty$分别為正負離子的極限離子電導率。
在半導體領域,中國國家标準GB/T 3102.5-1993強調載流子散射機制對極限電導率的影響。當材料缺陷密度趨近于零時,電子平均自由程達到最大值,此時電導率由載流子濃度和遷移率共同決定。麻省理工學院材料實驗室的研究表明,石墨烯在室溫下的極限電導率約為$6 times 10 , text{S/m}$,接近量子電導的極限值$4e/h$。
極限電導率通常指物質在特定條件下的最大導電能力,常見于電解質溶液理論中。以下是綜合解釋:
基本概念
電導率(σ)是電阻率(ρ)的倒數,公式為:
$$sigma = frac{1}{rho}$$
單位為西門子/米(S/m),用于衡量物質導電能力。
極限電導率的定義
在電解質溶液中,當溶液無限稀釋時(濃度趨近于零),離子間相互作用可忽略,此時測得的摩爾電導率稱為極限摩爾電導率(或極限當量電導率),記作$Lambda^infty$。該值反映離子在完全自由狀态下的導電能力。
應用場景
影響因素
極限電導率主要取決于離子種類和溶劑性質(如溫度、粘度),與溶液濃度無關。
極限電導率是理論上的理想值,體現離子在無幹擾條件下的最大遷移能力,對研究溶液導電機制和電解質性質具有重要意義。
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