Analisis Rangkaian Elektrik - Darpublic

188
σT
σe
= LoT
Sudaryatno S & Ning Utari, Sifat-Sifat Material (1)
(11.35)
Lo adalah konstanta yang disebut Lorentz number yang hampir sama
untuk kebanyakan metal (lihat Tabel-11.2). Rasio yang didapatkan
secara eksperimen untuk kebanyakan metal sedikit lebih tinggi dari
yang diberikan oleh (11.35).
Penyederhanaan Tinjauan. Berikut ini penyederhanaan tinjauan
mengenai konduktivitas thermal, baik yang diperankan oleh elektron
maupun phonon. Elektron dan phonon dibayangkan sebagai gas
dengan partikel yang bergerak dengan kecepatan rata-rata vs. Dalam
pergerakan, mereka dipantulkan oleh terjadinya benturan antar
elektron, antar phonon, benturan dengan partikel pengotor, atau
ketidak-sempurnaan kristal. Dalam peristiwa benturan ini mereka
memberikan sebagian energi yang dimiliki sesaat sebelum terjadinya
benturan. Dengan asumsi ini maka konduktivitas thermal padatan
dapat dipandang sebagai konduktivitas thermal dalam gas. Dalam
teori kinetik gas, konduktivitas thermal diberikan dalam relasi
1
σ T = ncvv
sL
(11.37)
3
dengan n adalah kerapatan elektron-bebas atau photon, cv adalah
panas spesifik per elektron atau photon, dan L adalah jarak rata-rata
antara benturan.
Dengan persamaan (11.37) ini beberapa gejala konduktivitas thermal
material akan kita lihat. Metal dengan konduktivitas thermal yang
secara dominan diperankan oleh elektron-bebas, seperti misalnya
perak dan tembaga, kecepatan maupun jalan bebas rata-rata elektron
berkisar antara 10 sampai 100 kali dibandingkan dengan kecepatan
maupun jalan bebas rata-rata phonon. Akan tetapi panas spesifik
elektron hanya 1/100 kali panas spesifik phonon. Oleh karena itu
persamaan (11.37) untuk material ini memberikan konduktivitas
thermal elektron hanya 10 sampai 100 kali konduktivitas thermal
oleh phonon.
Beberapa kristal non-metal yang murni dan sempurna yang
konduktivitas thermalnya diperankan oleh phonon menunjukkan