Электрические свойства материалов

Электрическая проводимость материала была сначала продемонстрирована в 1792 английским исследователем Грэем. Его демонстрация этого явления сделала его имя, известное в то время.

Именно он коснулся заряженного стеклянного прута до конца увлажненного шнура и обнаружил, что шнур передал электричество к расстоянию приблизительно 1,000 футов.

Сегодня исследование электрических свойств твердых частиц раскрывает намного более интересные явления. Мы знаем о многих новых экспериментах, выполненных в этой области. Все они, оказалось, были фундаментального значения в понимании вопроса, а также большой технологической важности.

Для начала широкий диапазон электрических проводимостей, показанных материалами, является самостоятельно поразительным фактом. Если бы мы пошли, чтобы понять степень этого распространения, то мы должны сравнить его с крайностями в весах расстояния. Можно было бы отметить, например, что правитель должен был иметь размеры, размер вселенной - только приблизительно 23 порядка величины, больше, чем правитель мили, который измеряет расстояние на земле.

Очевидно тогда электрическая проводимость - один из наиболее широко переменных из всех физических количеств. Отдельные материалы начинают показывать большую изменчивость в удельном сопротивлении согласно условиям температуры, давления и смеси составляющих веществ.

Если бы мелкий след галлия или мышьяка был добавлен к чистому германию, то его проводимость была бы увеличена двумя порядками величины и скорее сделала бы его подходящим для использования в транзисторах. Крошечное дальнейшее добавление примеси могло увеличить проводимость 100,000 сгибов, преобразовав германий в проводника.

Кремний подобия и металлические окиси, такие как никель и диоксид титана понижены в удельном сопротивлении, введя соответствующих примесей. Действительно окись никеля, которая является изолятором в чистом состоянии, уменьшена в удельном сопротивлении 13 порядками величины, добавив только один процент гелия. Мы знаем о больших изменениях, производимых изменениями в температуре. Таким образом полупроводник может быть сделан проводником, нагрев его до высокой температуры, или это может быть сделано изолятором, охладив его к низкой температуре.

Напротив, удельное сопротивление чистого металла намного менее увеличено, нагревшись и уменьшено, охладившись. В некоторых случаях изменение очень резкое. Например, выше 150 kelvin ванадиев полупроводник, когда они охлаждены, его удельное сопротивление внезапно подскакивает, и это становится хорошим изолятором. Некоторые полупроводники и изоляторы чрезвычайно чувствительны к свету. Таким образом на осветительный, их проводимость может быть несколькими порядками величины выше, чем это в темноте. Это явление называют фотопроводимостью.

Жидкий воздух

Жидкий воздух - смесь сжиженных газов. Это - молочная жидкость вследствие присутствия твердого углекислого газа и льда. Если бы эти твердые частицы были удалены, фильтруя, то у фильтрата был бы бледно-синий оттенок.

Жидкий воздух из-за его чрезвычайно низкой температуры вызывает замечательные физические изменения.

Если бы сосуд из олова или железа был охлажден жидким воздухом, то это стало бы столь хрупким, что это могло быть сокрушено с пальцами. Меркурий замораживается настолько трудно в жидком воздухе, что это могло использоваться в качестве молотка. Это могло быть едва сокрушено.

Если бы жидкий воздух был в чайнике чая, стоящем на куске льда, то жидкий воздух вскипел бы энергично. Если бы чайник жидкого воздуха был помещен по освещенной горелке Бунзена, то мороз и лед собрались бы на основании чайника.

Обычный жидкий воздух от одной половины до жидкого кислорода одной пятой, и поэтому это может поддержать сгорание.

Красный хот-род стали горел бы блестяще, если бы это было помещено в жидкий воздух.

В последнее время многочисленные приложения жидкого воздуха были предложены и были использованы во всех отделениях жизни. Например, это может использоваться, чтобы удалить больную плоть из ран. Это может широко использоваться в качестве коммерческого источника кислорода и азота. Жидкий воздух может быть с готовностью произведен в больших количествах в сравнительно низкой стоимости, именно поэтому жидкий воздух используется и в промышленности и в повседневной жизни.

Обычный воздух содержит почти постоянные пропорции трех элементарных веществ, то есть азота – 75.4 процентов, кислорода – 23.2 процента и аргона – 1.2 процента в развес. Это также содержит маленькие пропорции углекислого газа, водяного пара и пыли.

Относительная пропорция водяного пара в воздухе могла быть заявлена с точки зрения относительной влажности, т.е. отношения между концентрацией водяного пара в воздухе и концентрацией, требуемой для равновесия при той же самой температуре.

Если бы относительная влажность была низкой, то испарение произошло бы быстро. Если бы относительная влажность была высока, то испарение медленно происходило бы, поскольку воздух почти насыщается.