Conductivité electrique

[wolring]

Bonsoir,
Pourquoi la conductivité d'un métal diminue avec l'augmentation de température? Est-ce due à une baisse de la mobilité des électrons?
Cordialement
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[mariposa]

Bonsoir,
Pourquoi la conductivité d'un métal diminue avec l'augmentation de température? Est-ce due à une baisse de la mobilité des électrons?
Cordialement

C'est cela.

[wolring]

Mais alors pourquoi la mobilité baissent: la température aurait plutot tendance à exciter les électrons, non? Est-ce que justement l'excitations des electrons empeche les electrons libres de se déplacer correctement dans le matériau?

[mariposa]

Mais alors pourquoi la mobilité baissent: la température aurait plutot tendance à exciter les électrons, non? Est-ce que justement l'excitations des electrons empeche les electrons libres de se déplacer correctement dans le matériau?

Exciter les électrons ne change pas le nombre d'électrons. Par contre des électrons excités voient une densité de phonons plus élevée avec lesquels ils peuvent perdre leur énergie. Donc la probabilité de collisions par unité de temps augmentent et donc le libre parcours moyen diminue.

Dans un semiconducteur par contre le nombre d'électrons (éventuellement de trous) augmentent très rapidement avec la température (dans un certain domaine). Donc la conductivité augmente.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1acecc80]

Bonjour,

Je plussoie avec ce qui dit Mariposa. Je développe un peu:

Dans un métal, (électron presque libre) ce qui est "important", c'est la surface de Fermi. Les électrons qui participent à la conductions, sont les électrons tous près de cette surface...
On peut déterminer la fraction d'électron qui participent à la conduction comme étant le rapport k_BT/E_F, avec T la température et E_F l'énergie de Fermi.

Cependant les électrons peuvent interargirent avec les vibrations du cristal sous-jacent.
On peut déterminer le temps de libre parcours moyen, comme étant le temps caractéristique de changement d'état d'un électron couplé à un continuum d'état (c'est un peu comme le couplage d'un atome excité avec un champ électromagnétiqe classique).
On peut utiliser la règle d'or de Fermi:
celle-ci te dit que l'inverse du temps d'évolution de l'état de l'électron libre est proportionnel à la "probabilité d'avoir un phonon" près de l'énergie de Fermi à kT près.
Plus tu augmentes la température, plus c'est possible. Plus c'est possible, plus l'inverse du temps augmente.
La mobilité est reliée à temps qui diminue lorsque T augmente.

Au final, on peut montrer que la conductivité diminue lorsque T augmente (temps de libre parcours moyen diminue plus vite, que la fraction d'électron participant à la conduction qui elle croit avec T)
A final, à température haute, la résistivité d'un métal est proportionnel à T

A plus.

NB: j'avoue de que je prends quelques raccourcis dans ma démarche.

[invite4eb94fb1]

Bonjour,
je suis tombée sur ce topic en faisant une recherche sur la relation entre conductivité électrique des roches et leur température en profondeur.
Je suis géologue, je ne connais donc pas grand chose à tout cela, mais peut-être pourrez-vous me renseigner ?
Je souhaiterais savoir si on peut considérer une roche (milieu poreux + éventuellement de l'eau) comme un métal concernant les variations de conductivité électrique en fonction de la température ? En d'autres termes, pensez-vous qu'en profondeur (3-4 km sous terre), la température d'un réservoir peut être reliée à la conductivité électrique des roches ?
Merci d'avance

[LPFR]

Bonjour,
je suis tombée sur ce topic en faisant une recherche sur la relation entre conductivité électrique des roches et leur température en profondeur.
Je suis géologue, je ne connais donc pas grand chose à tout cela, mais peut-être pourrez-vous me renseigner ?
Je souhaiterais savoir si on peut considérer une roche (milieu poreux + éventuellement de l'eau) comme un métal concernant les variations de conductivité électrique en fonction de la température ? En d'autres termes, pensez-vous qu'en profondeur (3-4 km sous terre), la température d'un réservoir peut être reliée à la conductivité électrique des roches ?
Merci d'avance

Bonjour.
Non. Les roches ne peuvent pas être considérées comme des métaux. Leur conductivité n'est pas due à des électrons libres mais à des ions. Leur conduction est plus proche de celle des électrolytes. Mais je pense que la perméabilité des roches aux différents ions peut compliquer la situation.
Et non, je ne pense pas que la température soit reliée à la conductivité électrique. Elle l'est peut-être à la conductivité thermique des roches sous-jacentes. Car la chaleur, en fin de compte leur vient du centre de la terre.
Mais le plus probable est que l'eau se soit réchauffée en passant par des couches plus profondes.
Et je ne m'aventurerai pas plus loin dans ce sujet que je ne connais pas.
Au revoir.