Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Como mencionado anteriormente, muitos metais são extremamente bons condutores de
eletricidade; condutividade à temperatura ambiente de vários dos metais mais comuns constam da
Tabela 19.1. De novo, metais têm altas condutividades por causa dos grandes números de elétrons
livres que foram excitados para dentro dos estados vazios acima da energia de Fermi. Assim n tem
um valor grande na expressão da condutividade, Equação 19.8.
Tabela 19.1 - Condutividades Elétricas à Temperatura Ambiente para Oito Metais Comuns e Ligas.
Neste ponto é conveniente discutir a condução em metais em termos da resistividade, a
recíproca da condutividade, a razão para esta conexão deveria tornar-se evidente na discussão que
se segue.
Uma vez que defeitos cristalinos servem como centros de espalhamento para a condução
de elétrons em metais, o aumento do seu número aumenta a resistividade (ou abaixa a
condutividade). A concentração destas imperfeições depende da temperatura, composição e grau
de trabalho a frio de uma amostra de metal. De fato, tem sido observado experimentalmente que a
resistividade total de um metal é a soma das contribuições das vibrações térmicas, impurezas e
deformação plástica; isto é, os mecanismos de espalhamento agem independentemente entre si. Isto
pode ser representado em forma matemática da seguinte maneira:
ρ total = ρ t + ρ i + ρ d (19.9)
na qual ρ t , ρ i e ρ d representam as contribuições individuais térmica, da impureza e da
deformação à resistividade. Equação 19.9 é às vezes conhecida como a regra de Mathiessen's.
A influência de cada variável ρ sobre a resistividade total é demonstrada na Figura 19.8, como um
gráfico de resistividade versus temperatura para cobre e várias ligas cobre-níquel em estados
recozido e deformado. A natureza aditiva das contribuições individuais à resistividade é
demonstrtada a -100 o C.
Figura 19.8 - A resisitividade elétrica versus temperatura para cobre e três ligas cobre-níquel, uma
das quais tinha sido deformada. As contribuições térmica, da impureza e da deformação à
resistividade estão indicadas a - 100 o C. [Adaptado a partir de J.O. Linde, Ann. Physik., 5, 219
(1932); e C.A. Wert & R.M. Thomson, Physics of Solids, 2nd edition, Mc Graw-Hill Book
Company, New York, 1970].
Influência da Temperatura
Para o metal puro e todas as ligas cobre-níquel mostradas na Figura 19.8, a resistividade
cresce linearmente com o aumento da temperatura acima de aproximadamente -200 o C. Assim