Na expressão: sigma= ne mu
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 sigma = n e mu 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 (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.
  • n: 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.
  • e: Esse símbolo representa a carga elementar, que é a carga elétrica de um único elétron. O valor de e é aproximadamente 1,6 times 10^-19 coulombs.
  • mu (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:
sigma = n e mu
Aqui, a condutividade elétrica ( sigma) depende diretamente de três coisas:
  1. Densidade de portadores de carga ( n): Mais elétrons livres significam que mais carga pode ser transportada.
  2. Carga de cada portador ( e): Cada elétron carrega uma certa quantidade de carga elétrica.
  3. Mobilidade ( mu): 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 ( mu) dos elétrons, porque eles têm mais dificuldades para se deslocar livremente. Já a densidade de portadores de carga ( n) 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:
  • sigma = n e mu 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 ( mu) diminui porque os elétrons encontram mais resistência para se moverem.

Resposta

Nos metais, ao aumentar a temperatura, a mobilidade ( mu) dos elétrons diminui significativamente, afetando mais a condutividade elétrica ( sigma).

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