کیا درجہ حرارت برقی اور تھرمل چالکتا کو متاثر کرتا ہے؟
الیکٹریکلconductivityایک کے طور پر کھڑا ہےبنیادی پیرامیٹرطبیعیات، کیمسٹری، اور جدید انجینئرنگ میں، شعبوں کے ایک سپیکٹرم میں اہم اثرات رکھتا ہے،ہائی والیوم مینوفیکچرنگ سے لے کر انتہائی درست مائیکرو الیکٹرانکس تک۔ اس کی اہم اہمیت لاتعداد برقی اور تھرمل نظاموں کی کارکردگی، کارکردگی اور وشوسنییتا سے اس کے براہ راست تعلق سے پیدا ہوتی ہے۔
یہ تفصیلی نمائش کے درمیان پیچیدہ تعلقات کو سمجھنے کے لیے ایک جامع رہنما کے طور پر کام کرتی ہے۔برقی چالکتا (σ)، تھرمل چالکتا(κ)اور درجہ حرارت (T). مزید برآں، ہم متنوع مادی طبقوں کے چالکتا کے رویوں کو منظم طریقے سے دریافت کریں گے، جن میں عام کنڈکٹرز سے لے کر خصوصی سیمی کنڈکٹرز اور انسولیٹر، جیسے چاندی، سونا، تانبا، لوہا، محلول، اور ربڑ شامل ہیں، جو نظریاتی علم اور حقیقی دنیا کے صنعتی استعمال کے درمیان فرق کو ختم کرتے ہیں۔
اس پڑھنے کے مکمل ہونے پر، آپ کو ایک مضبوط، باریک بینی سے لیس کیا جائے گا۔کیدیدرجہ حرارت، چالکتا، اور حرارت کا رشتہ.
مندرجات کا جدول:
1. کیا درجہ حرارت برقی چالکتا کو متاثر کرتا ہے؟
2. کیا درجہ حرارت تھرمل چالکتا کو متاثر کرتا ہے؟
3. برقی اور تھرمل چالکتا کے درمیان تعلق
4. چالکتا بمقابلہ کلورائڈ: کلیدی فرق
I. کیا درجہ حرارت برقی چالکتا کو متاثر کرتا ہے؟
سوال، "کیا درجہ حرارت چالکتا کو متاثر کرتا ہے؟" قطعی طور پر جواب دیا گیا: ہاں۔درجہ حرارت برقی اور تھرمل چالکتا دونوں پر ایک اہم، مادی پر منحصر اثر ڈالتا ہے۔پاور ٹرانسمیشن سے لے کر سینسر آپریشن تک اہم انجینئرنگ ایپلی کیشنز میں، درجہ حرارت اور کنڈکٹنس کا تعلق اجزاء کی کارکردگی، کارکردگی کے مارجن، اور آپریشنل سیفٹی کا حکم دیتا ہے۔
درجہ حرارت چالکتا کو کیسے متاثر کرتا ہے؟
درجہ حرارت بدلنے سے چالکتا کو تبدیل کرتا ہے۔کتنی آسانی سےچارج کیریئرز، جیسے الیکٹران یا آئن، یا حرارت کسی مواد کے ذریعے منتقل ہوتی ہے۔ اثر ہر قسم کے مواد کے لیے مختلف ہوتا ہے۔ یہاں بالکل یہ ہے کہ یہ کیسے کام کرتا ہے، جیسا کہ واضح طور پر بیان کیا گیا ہے:
1۔دھاتیں: بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ چالکتا کم ہو جاتا ہے۔
تمام دھاتیں مفت الیکٹران کے ذریعے چلتی ہیں جو عام درجہ حرارت پر آسانی سے بہہ جاتی ہیں۔ گرم ہونے پر، دھات کے ایٹم زیادہ شدت سے ہلتے ہیں۔ یہ کمپن رکاوٹوں کی طرح کام کرتے ہیں، الیکٹرانوں کو بکھرتے ہیں اور ان کے بہاؤ کو کم کرتے ہیں۔
خاص طور پر، درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ ہی برقی اور تھرمل چالکتا میں مسلسل کمی واقع ہوتی ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت کے قریب، چالکتا عام طور پر گر جاتی ہے۔~0.4% فی 1°C اضافہ۔اس کے برعکس،جب 80 ° C اضافہ ہوتا ہے،دھاتیں کھو دیتے ہیں25–30%ان کی اصل چالکتا کا۔
اس اصول کو صنعتی پروسیسنگ میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے، مثال کے طور پر، گرم ماحول وائرنگ میں محفوظ موجودہ صلاحیت کو کم کرتے ہیں اور کولنگ سسٹم میں گرمی کی کھپت کو کم کرتے ہیں۔
2. سیمی کنڈکٹرز میں: چالکتا درجہ حرارت کے ساتھ بڑھتا ہے۔
سیمی کنڈکٹر مواد کی ساخت میں مضبوطی سے جکڑے ہوئے الیکٹرانوں سے شروع ہوتے ہیں۔ کم درجہ حرارت پر، چند لوگ کرنٹ لے جانے کے لیے منتقل ہو سکتے ہیں۔جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، حرارت الیکٹرانوں کو اتنی توانائی دیتی ہے کہ وہ آزاد ہو کر بہہ سکے۔ یہ جتنا گرم ہوتا ہے، اتنے ہی زیادہ چارج کیریئر دستیاب ہوتے ہیں،چالکتا کو بہت بڑھا رہا ہے۔
زیادہ بدیہی الفاظ میں، cآنڈکٹیوٹی تیزی سے بڑھ جاتی ہے، عام حدود میں ہر 10–15°C پر اکثر دوگنا ہو جاتی ہے۔اس سے اعتدال پسند گرمی میں کارکردگی میں مدد ملتی ہے لیکن اگر بہت گرم ہو (زیادہ رساو) تو مسائل پیدا کر سکتے ہیں، مثال کے طور پر، اگر سیمی کنڈکٹر کے ساتھ بنی چپ کو زیادہ درجہ حرارت پر گرم کیا جائے تو کمپیوٹر کریش ہو سکتا ہے۔
3. الیکٹرولائٹس میں (بیٹریوں میں مائع یا جیل): گرمی کے ساتھ چالکتا بہتر ہوتا ہے۔
کچھ لوگ حیران ہیں کہ درجہ حرارت برقی چالکتا کے محلول کو کیسے متاثر کرتا ہے، اور یہ حصہ یہ ہے۔ الیکٹرولائٹس آئنوں کو محلول کے ذریعے حرکت دیتے ہیں، جبکہ سردی مائعات کو گاڑھا اور سست بناتی ہے، جس کے نتیجے میں آئنوں کی حرکت سست ہوتی ہے۔ درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ، مائع کم چپچپا ہو جاتا ہے، لہذا آئن تیزی سے پھیلتے ہیں اور چارج کو زیادہ مؤثر طریقے سے لے جاتے ہیں۔
مجموعی طور پر، چالکتا 2–3% فی 1°C بڑھ جاتی ہے جب کہ ہر چیز اپنے کنارے پر پہنچ جاتی ہے۔ جب درجہ حرارت 40 ° C سے زیادہ بڑھ جاتا ہے، تو چالکتا ~ 30% تک گر جاتی ہے۔
آپ اس اصول کو حقیقی دنیا میں دریافت کر سکتے ہیں، جیسے بیٹریاں جیسے سسٹم گرمی میں تیزی سے چارج ہوتے ہیں، لیکن زیادہ گرم ہونے پر نقصان کا خطرہ ہوتا ہے۔
II کیا درجہ حرارت تھرمل چالکتا کو متاثر کرتا ہے؟
حرارتی چالکتا، اس بات کا پیمانہ کہ گرمی کتنی آسانی سے کسی مادے کے ذریعے منتقل ہوتی ہے، عام طور پر زیادہ تر ٹھوس میں درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ ہی کم ہوجاتا ہے، حالانکہ رویہ مواد کی ساخت اور حرارت کے لے جانے کے طریقے کی بنیاد پر مختلف ہوتا ہے۔
دھاتوں میں، حرارت بنیادی طور پر مفت الیکٹرانوں کے ذریعے بہتی ہے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، ایٹم زیادہ مضبوطی سے ہلتے ہیں، ان الیکٹرانوں کو بکھرتے ہیں اور ان کے راستے میں خلل ڈالتے ہیں، جس سے مواد کی حرارت کو مؤثر طریقے سے منتقل کرنے کی صلاحیت کم ہو جاتی ہے۔
کرسٹل لائن انسولیٹروں میں، حرارت جوہری کمپن کے ذریعے سفر کرتی ہے جسے فونون کہتے ہیں۔ زیادہ درجہ حرارت ان کمپن کو تیز کرنے کا سبب بنتا ہے، جس کے نتیجے میں ایٹموں کے درمیان زیادہ بار بار ٹکراؤ اور تھرمل چالکتا میں واضح کمی واقع ہوتی ہے۔
گیسوں میں، تاہم، اس کے برعکس ہوتا ہے. جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں اور زیادہ کثرت سے ٹکراتے ہیں، تصادم کے درمیان توانائی کو زیادہ مؤثر طریقے سے منتقل کرتے ہیں۔ لہذا، تھرمل چالکتا میں اضافہ ہوتا ہے.
پولیمر اور مائعات میں، بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ معمولی بہتری عام ہے۔ گرم حالات سالماتی زنجیروں کو زیادہ آزادانہ طور پر حرکت کرنے اور viscosity کو کم کرنے کی اجازت دیتے ہیں، جس سے گرمی کا مواد سے گزرنا آسان ہو جاتا ہے۔
III برقی اور تھرمل چالکتا کے درمیان تعلق
کیا تھرمل چالکتا اور برقی چالکتا کے درمیان کوئی تعلق ہے؟ آپ اس سوال کے بارے میں سوچ سکتے ہیں۔ درحقیقت، برقی اور تھرمل چالکتا کے درمیان ایک مضبوط تعلق ہے، پھر بھی یہ تعلق صرف مخصوص قسم کے مواد، جیسے دھاتوں کے لیے معنی رکھتا ہے۔
1. برقی اور تھرمل چالکتا کے درمیان مضبوط تعلق
خالص دھاتوں (جیسے تانبا، چاندی اور سونا) کے لیے ایک سادہ اصول لاگو ہوتا ہے:اگر کوئی مادّہ بجلی چلانے میں بہت اچھا ہے تو یہ حرارت چلانے میں بھی بہت اچھا ہے۔یہ اصول الیکٹران کے اشتراک کے رجحان کی بنیاد پر چلتا ہے۔
دھاتوں میں، بجلی اور حرارت دونوں بنیادی طور پر ایک ہی ذرات کے ذریعے لے جاتے ہیں: مفت الیکٹران۔ یہی وجہ ہے کہ اعلی برقی چالکتا بعض صورتوں میں اعلی تھرمل چالکتا کا باعث بنتی ہے۔
کے لیےدیبرقیبہاؤجب وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے، تو یہ آزاد الیکٹران ایک سمت میں حرکت کرتے ہیں، برقی چارج لے کر۔
جب بات آتی ہے۔دیگرمیبہاؤ، دھات کا ایک سرا گرم اور دوسرا سرد ہے، اور یہی آزاد الیکٹران گرم خطے میں تیزی سے حرکت کرتے ہیں اور سست الیکٹرانوں سے ٹکراتے ہیں، توانائی (گرمی) کو سرد خطے میں تیزی سے منتقل کرتے ہیں۔
اس مشترکہ میکانزم کا مطلب یہ ہے کہ اگر کسی دھات میں بہت زیادہ موبائل الیکٹران ہوتے ہیں (اسے ایک بہترین برقی موصل بناتے ہیں)، تو وہ الیکٹران موثر "ہیٹ کیریئرز" کے طور پر بھی کام کرتے ہیں، جسے باضابطہ طور پر بیان کیا جاتا ہے۔دیWiedemann-Franzقانون.
2. برقی اور تھرمل چالکتا کے درمیان کمزور رشتہ
برقی اور تھرمل چالکتا کے درمیان تعلق مواد میں کمزور ہوتا ہے جہاں چارج اور حرارت مختلف میکانزم کے ذریعہ لے جایا جاتا ہے.
| مواد کی قسم | برقی چالکتا (σ) | تھرمل چالکتا (κ) | قاعدہ ناکام ہونے کی وجہ |
| انسولیٹر(مثال کے طور پر، ربڑ، گلاس) | بہت کم (σ≈0) | کم | بجلی لے جانے کے لیے کوئی مفت الیکٹران موجود نہیں ہے۔ گرمی صرف کی طرف سے لے جایا جاتا ہےجوہری کمپن(ایک سست سلسلہ ردعمل کی طرح). |
| سیمی کنڈکٹرز(مثال کے طور پر، سلکان) | درمیانہ | میڈیم سے ہائی | الیکٹران اور جوہری کمپن دونوں ہی حرارت لے جاتے ہیں۔ پیچیدہ طریقے سے درجہ حرارت ان کی تعداد کو متاثر کرتا ہے سادہ دھاتی اصول کو ناقابل اعتبار بنا دیتا ہے۔ |
| ہیرا | بہت کم (σ≈0) | انتہائی اعلیٰ(κ دنیا میں سرکردہ ہے) | ہیرے میں کوئی مفت الیکٹران نہیں ہے (یہ ایک انسولیٹر ہے)، لیکن اس کی بالکل سخت جوہری ساخت ایٹم کمپن کو حرارت کی منتقلی کی اجازت دیتی ہے۔غیر معمولی تیز. یہ سب سے مشہور مثال ہے جہاں مواد ایک برقی خرابی ہے لیکن تھرمل چیمپئن ہے۔ |
چہارم چالکتا بمقابلہ کلورائڈ: کلیدی اختلافات
جبکہ برقی چالکتا اور کلورائد کا ارتکاز دونوں اہم پیرامیٹرز ہیں۔پانی کے معیار کا تجزیہ، وہ بنیادی طور پر مختلف خصوصیات کی پیمائش کرتے ہیں۔
چالکتا
چالکتا ایک حل کی برقی رو کو منتقل کرنے کی صلاحیت کا ایک پیمانہ ہے۔ میںt کی پیمائش کرتا ہے۔تمام تحلیل شدہ آئنوں کی کل ارتکازپانی میں، جس میں مثبت طور پر چارج شدہ آئنوں (کیشنز) اور منفی چارج شدہ آئنوں (ایونز) شامل ہیں۔
تمام آئن، جیسے کلورائڈ (Cl-)، سوڈیم (Na+)، کیلشیم (Ca2+)، بائی کاربونیٹ، اور سلفیٹ، کل چالکتا m میں حصہ ڈالتے ہیں۔مائیکرو سیمنز فی سینٹی میٹر (µS/cm) یا ملی سیمنز فی سنٹی میٹر (mS/cm) میں آسان۔
چالکتا ایک تیز، عمومی اشارے ہے۔کیکلتحلیل شدہ ٹھوس(TDS) اور مجموعی طور پر پانی کی پاکیزگی یا نمکیات۔
کلورائیڈ کا ارتکاز (Cl-)
کلورائد کا ارتکاز محلول میں موجود صرف کلورائد کی anion کی مخصوص پیمائش ہے۔یہ پیمائش کرتا ہے۔صرف کلورائد آئنوں کا ماس(کل-) موجود، اکثر نمکیات جیسے سوڈیم کلورائد (NaCl) یا کیلشیم کلورائد (CaCl) سے ماخوذ2).
یہ پیمائش مخصوص طریقوں جیسے ٹائٹریشن (مثلاً ارجنٹومیٹرک طریقہ) یا آئن سلیکٹیو الیکٹروڈ (ISEs) کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے۔ملیگرام فی لیٹر (mg/L) یا پارٹس فی ملین (ppm) میں۔
کلورائد کی سطح صنعتی نظاموں (جیسے بوائلر یا کولنگ ٹاورز) میں سنکنرن کی صلاحیت کا اندازہ لگانے اور پینے کے پانی کی فراہمی میں نمکیات کی مداخلت کی نگرانی کے لیے اہم ہے۔
مختصر طور پر، کلورائڈ چالکتا میں حصہ ڈالتا ہے، لیکن چالکتا کلورائڈ کے لیے مخصوص نہیں ہے۔اگر کلورائد کا ارتکاز بڑھتا ہے تو کل چالکتا بڑھ جائے گی۔تاہم، اگر کل چالکتا بڑھ جاتی ہے، تو یہ کلورائیڈ، سلفیٹ، سوڈیم، یا دیگر آئنوں کے کسی بھی مرکب میں اضافے کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔
لہذا، چالکتا اسکریننگ کے ایک مفید آلے کے طور پر کام کرتا ہے (مثال کے طور پر، اگر چالکتا کم ہے، کلورائڈ کا امکان کم ہے)، لیکن خاص طور پر سنکنرن یا ریگولیٹری مقاصد کے لیے کلورائڈ کی نگرانی کے لیے، ایک ہدف شدہ کیمیائی ٹیسٹ کا استعمال کرنا چاہیے۔
پوسٹ ٹائم: نومبر-14-2025