הולכה מתכתית: אלקטרונות מעבירים מטען ואנרגיה תרמית
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| thermal conduction/ˈθɜːml kənˈdʌkʃn/ | מוליכות חוםית |
| charge carrier/tʃɑːdʒ ˈkærɪə/ | נושא מטען |
מה יכול להסביר תצפית זו?
- מתכת יכולה להוליך חשמל ללא התכה. האלקטרונים הלא ממוקמים שלה כבר ניידים במוצק ויכולים להעביר מטען ואנרגיה דרך המבנה.
- התחל בחזית. ציין את הכמותות או התכונות שת срав, ואז החלט איזה עדות יכולה להבדיל בין שתי הסברות.
בניית המודל
- מתכות הן מוליכי חשמל טובים משום שאלקטרונים לא ממוקמים יכולים לנוע דרך המבנה הענק ולהעביר מטען חשמלי. כאשר מופעל הפרש פוטנציאלים, לאלקטרונים יש זרימה נטו שתומכת בזרם. במתכת מוצקה, מרכזי היונים החיוביים אינם נושאי הזרם הניידים. מתכות גם מוליכי חום טובים משום שאלקטרונים לא ממוקמים מעבירים אנרגיה דרך החומר.
- הולכת חום: העברת אנרגיה תרמית דרך חומר מאזורים חמים לקרירים; נושא מטען: חלקיק טעון נייד התורם לזרם חשמלי.
מה מסביר את המוליכות החשמלית בחוט נחושת מוצק?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
רק האלקטרונים המעוכבים חופשיים לנוע בתוך הרשת, ולכן הם נושאים את המטען. יוני הנחושת רועדים סביב מיקומים קבועים, וההיתוך אינו רלוונטי להולכה במצב מוצק.
התאמו כל מונח טכני למשמעותו המדויקת.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
השתמשו בהגדרות כדי להבדיל בין כמותיות ותהליכים הקשורים זה לזה.
בחר עדים שיכולים לבדוק אותו
- הולכה חשמלית היא העברת מטען; הולכה תרמית היא העברת אנרגיה מאזור חם לאזור קר. אל תבלבלו בין נדיפת אלקטרונים לבין תנועת החוט כולו או צריכת אלקטרונים באופן קבוע. מתכת יכולה להוליך אנרגיה תרמית ללא כך להיות חלק ממעגל חשמלי. שתי ההסברים משותפים באלקטרונים ניידים אך מתייחסים לתצפיות שונות.
- בהשוואה חשמלית מופקחת עם מתח נמוך, שמרו על גיאומטרייה וטמפרטורה בשליטה ומדדו מתח וזרם אם אתם מפרשים נתונים כמותיים. להעברת חום השתמשו בציוד ובשיטת עבודה המאושרת על ידי המורה, מכיוון שמתכת חמה עשויה להיראות ללא שינוי.נתוח מדידות מסופרות אם חימום ישיר אינו מתאים. דיאגרמת נושאת פשוטה זו אינה מראה את מהירות הפרטים או את חלוקת האנרגיה המיקרוסקופית.
אילו שני הרגלים הופכים את החקירה או הדגם במקרה זה לקבלנים יותר?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ניסוח התנאים וההנחות מאפשר לאחרים לחזור על העבודה בדיוק, ורישום הראיות התומכות מאפשר להם לבדוק את המסקנה. הסתרת תוצאות המולכות מסירה את הראיות שיכולות לערער מסקנה שגויה, ומדידה אחת לעולם לא יכולה להוכיח טענה רחבה יותר.
עבודה על בסיס גודלים ידועים
- ציין את הערכים הידועים ואת יחידות המידה שלהם. בחר בקשר מכיוון שההנחות שלו מתאימות למקרה זה, ולאחר מכן סדר מחדש לפני ההצבה.
- ידוע: בתוך דגם זרם קבוע מסופר, 0.40 C עוברים נקודה ב-2.0 s. קצב העברת מטען=מטען/זמן=0.40/2.0=0.20 C/s. זהו זרם 0.20 A. הוא כמותי העברת חשמל בלבד; הוא אינו מספק באופן עצמאי את כמות האנרגיה התרמית המוחלת או את מספר האלקטרונים בחוט כולו.
רישום מסופר מראה 0.90 C עוברים ב-3.0 s. חשב את קצב העברת המטען. השתמש באותה סדרה: כמויות ידועות → דגם → קשר → הצבה → יחידה ופרשנות.
רישום סופק מראה שעברו 0.90 C בתוך 3.0 s. חשב את קצב העברת המטען.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
התוצאה היא 0.3 C/s. ידוע: 0.90 C עוברים ב3.0 שניות. השתמשו בקצב = מטען / זמן. קצב = 0.90/3.0 = 0.3 C לשנייה, שזהו זרם של 0.3 A. המטען שמר על עצמו - האלקטרונים לא נצרכו.
בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה
- מתכות אינן זקוקות לקатиונים שליליים ניידים כדי להוליך. מטען האלקטרון נשאר שלילי במהלך העברת חום, והאנרגיה התרמית אינה חומר חלקיקי חדש שהוסף לחוט. המוליכות יכולהשתנות עם הטמפרטורה והרכב, ולכן הגיאומטריה לבדה אינה קובעת ערך אוניברסלי.
- חזור לתצפית המקורית. הסבר מה התוצאה תומכת, אילו תנאים היא מניחה, ודרך אחת לבדוק הסבר מתחרה.
אלקטרונים חייבים להיستهלם לצמיתות כדי שמתכת תוכל להעביר זרם. טענה זו שגויה: מטען חשמלי נשמר; אלקטרונים זורמים דרך החוט ויוצאים מהצד השני, ואף אחד מהם אינו נספג. חוט יכול לשאת זרם למעלה מאינסוף מבלי לאבד אף אלקטרון במונה הכולל.
הולכת מתכת: אלקטרונים מעבירים מטען ואנרגיה תרמית: הולכה חשמלית היא העברת מטען; הולכה תרמית היא העברת אנרגיה מאזור חם לאזור קר. אל תבלבו בין נדיפת אלקטרונים לבין תנועת החוט כולו או צריכת אלקטרונים באופן קבוע. מתכת יכולה להוליך אנרגיה תרמית ללא כך להיות חלק ממעגל חשמלי. שתי ההסברים משותפים באלקטרונים ניידים אך מתייחסים לתצפיות שונות.
אלקטרונים חייבים להימצא בסוף לצורך שהמתכת תוביל זרם.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
המטען שמר על עצמו: אלקטרונים נדודים דרך החוט ויוצאים מהקצה השני; אף אחד מהם לא נצרך. חוט יכול להעביר זרם ללא הגבלה מבלי לאבד אף אלקטרון בסך הכל.
העברת אנרגיה תרמית דרך חומר מאזור חם לאזור קר: כתוב את המונח הטכני.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
הולכה תרמית פירושה העברת אנרגיה תרמית דרך חומר מאזור חם לאזור קר.