O acréscimo de temperatura aumenta ou diminui a condutividade elétrica para materiais (a) cerámicos e (b) metálicos? Justifique a sua resposta. ( 0.5 pt )
Passo 1
O enunciado pergunta como varia a condutividade elétrica
de materiais cerâmicos e metálicos quando a temperatura aumenta. O conteúdo envolvido é o mecanismo de condução elétrica: em metais, eletrões livres espalham-se mais com o aquecimento; em cerâmicos (tipicamente semicondutores ou isolantes), o número de portadores depende de excitação térmica.
Passo 2
Em materiais metálicos, a condução deve-se a elétrons livres que, ao esbarrarem na rede cristalina, sofrem espalhamento. A resistividade elétrica
cresce praticamente de modo linear com a temperatura segundo
onde
é o coeficiente de temperatura. Como a condutividade é o inverso da resistividade,
logo, ao aumentar
,
cresce e
diminui.
Passo 3
Em materiais cerâmicos (que podem comportar-se como semicondutores), os portadores de carga são gerados por excitação térmica através de saltos pela lacuna de energia
. A condutividade típica segue uma lei de Arrhenius:
onde
é a constante de Boltzmann. À medida que
aumenta, o exponencial cresce (mais elétrons são excitados), portanto
aumenta.
Resposta
(a) Para cerâmicos, a condutividade elétrica aumenta com a temperatura.
(b) Para metálicos, a condutividade elétrica diminui com a temperatura.
(b) Para metálicos, a condutividade elétrica diminui com a temperatura.