Na expressão:
ne
qual o significado de cada termo? No caso de metais, qual termo desta expressão tem variação mais significativa, quando se aumenta a temperatura? Explique.
qual o significado de cada termo? No caso de metais, qual termo desta expressão tem variação mais significativa, quando se aumenta a temperatura? Explique.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício. A gente tem a expressão
e precisa entender o que cada termo representa. Além disso, queremos descobrir qual desses termos muda mais quando a temperatura aumenta nos metais. Pra resolver isso, vamos precisar conhecer alguns conceitos básicos de eletricidade e física dos materiais, tipo o que é condutividade elétrica, densidade de portadores de carga, carga elementar e mobilidade.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que cada letra na fórmula significa:
-
(sigma): Isso representa a condutividade elétrica. Basicamente, é uma medida de quão bem um material conduz eletricidade. Quanto maior for a condutividade, melhor o material conduz corrente elétrica. -
: Esse é o número de portadores de carga por unidade de volume. Para metais, esses portadores de carga são geralmente elétrons livres que se movem através da estrutura metálica. -
: Esse símbolo representa a carga elementar, que é a carga elétrica de um único elétron. O valor de é aproximadamente coulombs. -
(mi): Essa é a mobilidade dos portadores de carga. Ela indica quão facilmente os elétrons podem se mover através do material quando um campo elétrico é aplicado. Quanto maior a mobilidade, mais fácil é para os elétrons se moverem.
Passo 3
Agora que entendemos cada termo, vamos montar a fórmula completa:
Aqui, a condutividade elétrica (
) depende diretamente de três coisas:
- Densidade de portadores de carga (
): Mais elétrons livres significam que mais carga pode ser transportada. - Carga de cada portador (
): Cada elétron carrega uma certa quantidade de carga elétrica. - Mobilidade (
): Como os elétrons se movem facilmente ou não através do material.
Passo 4
Agora, vamos pensar no que acontece quando aumentamos a temperatura em um metal. Nos metais, os elétrons estão se movendo através de uma estrutura de átomos. Quando a temperatura sobe, os átomos vibram mais intensamente. Isso cria mais “obstáculos” para os elétrons se moverem, ou seja, aumenta a chance de colisões.
Essa maior vibração dos átomos afeta principalmente a mobilidade (
) dos elétrons, porque eles têm mais dificuldades para se deslocar livremente. Já a densidade de portadores de carga (
) em metais geralmente não muda muito com a temperatura, já que os elétrons livres já estão prontos para conduzir eletricidade.
Passo 5
Resumindo o que vimos:
-
nos mostra que a condutividade depende de quantos elétrons livres temos, da carga desses elétrons e de quão facilmente eles podem se mover. - Nos metais, quando a temperatura aumenta, a mobilidade (
) diminui porque os elétrons encontram mais resistência para se moverem.
Resposta
Nos metais, ao aumentar a temperatura, a mobilidade (
) dos elétrons diminui significativamente, afetando mais a condutividade elétrica (
).