උෂ්ණත්වය විද්‍යුත් සහ තාප සන්නායකතාවයට බලපාන්නේද?
විදුලිසන්නායකතාවවයිලෙස පවතීමූලික පරාමිතියභෞතික විද්‍යාව, රසායන විද්‍යාව සහ නවීන ඉංජිනේරු විද්‍යාව යන ක්ෂේත්‍ර ගණනාවක සැලකිය යුතු ඇඟවුම් දරමින්,ඉහළ පරිමාණ නිෂ්පාදනයේ සිට අතිශය නිරවද්‍ය ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාව දක්වා. එහි වැදගත් වැදගත්කම පැන නගින්නේ ගණන් කළ නොහැකි විදුලි හා තාප පද්ධතිවල ක්‍රියාකාරිත්වය, කාර්යක්ෂමතාව සහ විශ්වසනීයත්වය සමඟ එහි සෘජු සහසම්බන්ධයෙනි.
අතර ඇති සංකීර්ණ සම්බන්ධතාවය අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා පුළුල් මාර්ගෝපදේශයක් ලෙස මෙම සවිස්තරාත්මක විස්තරය සේවය කරයිවිද්‍යුත් සන්නායකතාවය (σ), තාප සන්නායකතාවය(කේ), සහ උෂ්ණත්වය (T)තවද, න්‍යායාත්මක දැනුම සහ සැබෑ ලෝකයේ කාර්මික යෙදීම් අතර පරතරය පියවන, සාමාන්‍ය සන්නායකවල සිට රිදී, රන්, තඹ, යකඩ, ද්‍රාවණ සහ රබර් වැනි විශේෂිත අර්ධ සන්නායක සහ පරිවාරක දක්වා විවිධ ද්‍රව්‍ය පන්තිවල සන්නායකතා හැසිරීම් අපි ක්‍රමානුකූලව ගවේෂණය කරන්නෙමු.
මෙම කියවීම අවසන් වූ පසු, ඔබට ශක්තිමත්, සියුම් අවබෝධයක් ලැබෙනු ඇත.වලඑමඋෂ්ණත්වය, සන්නායකතාවය සහ තාපය අතර සම්බන්ධතාවය.
අන්තර්ගත වගුව:
1. උෂ්ණත්වය විද්‍යුත් සන්නායකතාවයට බලපාන්නේද?
2. උෂ්ණත්වය තාප සන්නායකතාවයට බලපාන්නේද?
3. විද්‍යුත් හා තාප සන්නායකතාවය අතර සම්බන්ධතාවය
4. සන්නායකතාවය එදිරිව ක්ලෝරයිඩ්: ප්‍රධාන වෙනස්කම්
I. උෂ්ණත්වය විද්‍යුත් සන්නායකතාවයට බලපාන්නේද?
"උෂ්ණත්වය සන්නායකතාවයට බලපාන්නේද?" යන ප්‍රශ්නයට නිශ්චිතවම පිළිතුරු ලැබේ: ඔව්.උෂ්ණත්වය විද්‍යුත් සහ තාප සන්නායකතාවය යන දෙකටම තීරණාත්මක, ද්‍රව්‍ය මත යැපෙන බලපෑමක් ඇති කරයි.බල සම්ප්‍රේෂණයේ සිට සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය දක්වා තීරණාත්මක ඉංජිනේරු යෙදීම් වලදී, උෂ්ණත්වය සහ සන්නායකතා සම්බන්ධතාවය සංරචක ක්‍රියාකාරිත්වය, කාර්යක්ෂමතා ආන්තිකය සහ මෙහෙයුම් ආරක්ෂාව නියම කරයි.
උෂ්ණත්වය සන්නායකතාවයට බලපාන්නේ කෙසේද?
උෂ්ණත්වය වෙනස් කිරීමෙන් සන්නායකතාවය වෙනස් කරයිකොතරම් පහසුවෙන්ද?ඉලෙක්ට්‍රෝන හෝ අයන වැනි ආරෝපණ වාහක හෝ තාපය ද්‍රව්‍යයක් හරහා ගමන් කරයි. එක් එක් වර්ගයේ ද්‍රව්‍ය සඳහා බලපෑම වෙනස් වේ. පැහැදිලිව පැහැදිලි කර ඇති පරිදි එය ක්‍රියා කරන ආකාරය මෙන්න:
1.ලෝහ: උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ සන්නායකතාවය අඩු වේ.
සියලුම ලෝහ සාමාන්‍ය උෂ්ණත්වවලදී පහසුවෙන් ගලා යන නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන හරහා සන්නයනය වේ. රත් වූ විට, ලෝහයේ පරමාණු වඩාත් තීව්‍ර ලෙස කම්පනය වේ. මෙම කම්පන බාධක ලෙස ක්‍රියා කරමින්, ඉලෙක්ට්‍රෝන විසිරී ගොස් ඒවායේ ප්‍රවාහය මන්දගාමී කරයි.
විශේෂයෙන්, උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට විද්‍යුත් හා තාප සන්නායකතාවය ක්‍රමයෙන් පහත වැටේ. කාමර උෂ්ණත්වයට ආසන්නව, සන්නායකතාවය සාමාන්‍යයෙන් පහත වැටෙන්නේ1°C වැඩිවීමකට ~0.4%.වෙන්ව,80°C වැඩිවීමක් සිදු වූ විට,ලෝහ නැති වෙනවා25-30%ඒවායේ මුල් සන්නායකතාවය.
මෙම මූලධර්මය කාර්මික සැකසුම් වලදී බහුලව භාවිතා වේ, උදාහරණයක් ලෙස, උණුසුම් පරිසරයන් රැහැන්වල ආරක්ෂිත ධාරා ධාරිතාව අඩු කරන අතර සිසිලන පද්ධතිවල තාප විසර්ජනය අඩු කරයි.
2. අර්ධ සන්නායකවල: උෂ්ණත්වය සමඟ සන්නායකතාවය වැඩි වේ.
අර්ධ සන්නායක ආරම්භ වන්නේ ද්‍රව්‍යයේ ව්‍යුහය තුළ තදින් බැඳී ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන සමඟිනි. අඩු උෂ්ණත්වවලදී, ධාරාව රැගෙන යාමට චලනය විය හැක්කේ ස්වල්පයකට පමණි.උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට, තාපය ඉලෙක්ට්‍රෝන වලට කැඩී ගොස් ගලා යාමට ප්‍රමාණවත් ශක්තියක් ලබා දෙයි. එය උණුසුම් වන තරමට, වැඩි ආරෝපණ වාහක ලබා ගත හැකිය,සන්නායකතාවය බෙහෙවින් වැඩි කරයි.
වඩාත් අවබෝධාත්මක වචන වලින් කිවහොත්, cප්‍රේරකතාව තියුනු ලෙස ඉහළ යන අතර, සාමාන්‍ය පරාසයන්හි සෑම 10-15°C ට වරක්ම දෙගුණ වේ.මෙය මධ්‍යස්ථ උණුසුමකදී කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීමට උපකාරී වන නමුත් අධික ලෙස රත් වූ විට ගැටළු ඇති විය හැක (අතිරික්ත කාන්දු වීම), උදාහරණයක් ලෙස, අර්ධ සන්නායකයකින් සාදන ලද චිපය ඉහළ උෂ්ණත්වයකට රත් කළහොත් පරිගණකය බිඳ වැටිය හැකිය.
3. ඉලෙක්ට්‍රෝටයිට් වල (බැටරි වල ද්‍රව හෝ ජෙල්): තාපය සමඟ සන්නායකතාවය වැඩි දියුණු වේ.
උෂ්ණත්වය ද්‍රාවණයේ විද්‍යුත් සන්නායකතාවයට බලපාන්නේ කෙසේදැයි සමහරු කල්පනා කරති, මෙන්න මෙම කොටස. විද්‍යුත් විච්ඡේදක ද්‍රාවණයක් හරහා අයන චලනය කරයි, සීතල ද්‍රව ඝන සහ මන්දගාමී කරයි, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස අයනවල මන්දගාමී චලනය සිදු වේ. උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ ද්‍රවයේ දුස්ස්රාවීතාවය අඩු වන බැවින් අයන වේගයෙන් විසරණය වන අතර ආරෝපණය වඩාත් කාර්යක්ෂමව රැගෙන යයි.
සමස්තයක් වශයෙන්, සන්නායකතාවය 1°C ට 2-3% කින් වැඩි වන අතර සෑම දෙයක්ම එහි සීමාවට පැමිණේ. උෂ්ණත්වය 40°C ට වඩා වැඩි වන විට, සන්නායකතාවය ~30% කින් පහත වැටේ.
ඔබට මෙම මූලධර්මය සැබෑ ලෝකයේදී සොයා ගත හැකිය, බැටරි වැනි පද්ධති උණුසුමේදී වේගයෙන් ආරෝපණය වන නමුත් අධික ලෙස රත් වුවහොත් හානි වීමේ අවදානමක් ඇත.
II. උෂ්ණත්වය තාප සන්නායකතාවයට බලපාන්නේද?
ද්‍රව්‍යයක් හරහා තාපය කොතරම් පහසුවෙන් ගමන් කරනවාද යන්න මැනීම සඳහා වන තාප සන්නායකතාවය, බොහෝ ඝන ද්‍රව්‍යවල උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට සාමාන්‍යයෙන් අඩු වේ, නමුත් හැසිරීම ද්‍රව්‍යයේ ව්‍යුහය සහ තාපය රැගෙන යන ආකාරය අනුව වෙනස් වේ.
ලෝහවල තාපය ප්‍රධාන වශයෙන් නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන හරහා ගලා යයි. උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට, පරමාණු වඩාත් ප්‍රබල ලෙස කම්පනය වන අතර, මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝන විසිරී ගොස් ඒවායේ මාර්ගයට බාධා කරයි, එමඟින් ද්‍රව්‍යයට තාපය කාර්යක්ෂමව මාරු කිරීමේ හැකියාව අඩු වේ.
ස්ඵටිකරූපී පරිවාරකවල, තාපය ෆොනෝන ලෙස හඳුන්වන පරමාණුක කම්පන හරහා ගමන් කරයි. ඉහළ උෂ්ණත්වයන් මෙම කම්පන තීව්‍ර කිරීමට හේතු වන අතර, පරමාණු අතර නිතර නිතර ගැටුම් ඇති වන අතර තාප සන්නායකතාවයේ පැහැදිලි පහත වැටීමක් ඇති කරයි.
කෙසේ වෙතත්, වායූන් තුළ, ප්‍රතිවිරුද්ධ දෙය සිදු වේ. උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට, අණු වේගයෙන් චලනය වන අතර නිතර ගැටෙන අතර, ගැටුම් අතර ශක්තිය වඩාත් ඵලදායී ලෙස මාරු කරයි; එබැවින්, තාප සන්නායකතාවය වැඩි වේ.
පොලිමර් සහ ද්‍රව වල, උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ සුළු දියුණුවක් සාමාන්‍ය දෙයකි. උණුසුම් තත්වයන් අණුක දාම වඩාත් නිදහසේ චලනය වීමට සහ දුස්ස්රාවිතතාව අඩු කිරීමට ඉඩ සලසයි, එමඟින් තාපය ද්‍රව්‍යය හරහා ගමන් කිරීම පහසු කරයි.
III. විද්‍යුත් හා තාප සන්නායකතාවය අතර සම්බන්ධතාවය
තාප සන්නායකතාවය සහ විද්‍යුත් සන්නායකතාවය අතර සහසම්බන්ධයක් තිබේද? ඔබට මෙම ප්‍රශ්නය ගැන සිතෙන්නට පුළුවන. ඇත්ත වශයෙන්ම, විද්‍යුත් සහ තාප සන්නායකතාවය අතර ශක්තිමත් සම්බන්ධතාවයක් ඇත, නමුත් මෙම සම්බන්ධතාවය අර්ථවත් වන්නේ ලෝහ වැනි ඇතැම් ද්‍රව්‍ය වර්ග සඳහා පමණි.
1. විද්‍යුත් හා තාප සන්නායකතාවය අතර ශක්තිමත් සම්බන්ධතාවය
පිරිසිදු ලෝහ (තඹ, රිදී සහ රත්තරන් වැනි) සඳහා සරල රීතියක් අදාළ වේ:යම් ද්‍රව්‍යයක් විදුලිය සන්නයනය කිරීමට ඉතා දක්ෂ නම්, එය තාපය සන්නයනය කිරීමට ද ඉතා දක්ෂ වේ.මෙම මූලධර්මය ඉලෙක්ට්‍රෝන බෙදාගැනීමේ සංසිද්ධිය මත පදනම් වේ.
ලෝහවල, විදුලිය සහ තාපය යන දෙකම ප්‍රධාන වශයෙන් එකම අංශු මගින් ගෙන යනු ලැබේ: නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන. මේ නිසා ඉහළ විද්‍යුත් සන්නායකතාවය ඇතැම් අවස්ථාවලදී ඉහළ තාප සන්නායකතාවයකට මග පාදයි.
සඳහාඑමවිදුලිගලායාම,වෝල්ටීයතාවයක් යොදන විට, මෙම නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන විද්‍යුත් ආරෝපණයක් රැගෙන එක් දිශාවකට චලනය වේ.
එය පැමිණෙන විටඑමතාපයගලා යාම, ලෝහයේ එක් කෙළවරක් උණුසුම් වන අතර අනෙක් කෙළවර සීතල වන අතර, මෙම නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන උණුසුම් කලාපයේ වේගයෙන් චලනය වන අතර මන්දගාමී ඉලෙක්ට්‍රෝන සමඟ ගැටී, සීතල කලාපයට ශක්තිය (තාපය) ඉක්මනින් මාරු කරයි.
මෙම බෙදාගත් යාන්ත්‍රණයෙන් අදහස් වන්නේ ලෝහයක ඉතා ජංගම ඉලෙක්ට්‍රෝන විශාල ප්‍රමාණයක් තිබේ නම් (එය විශිෂ්ට විද්‍යුත් සන්නායකයක් බවට පත් කරයි), එම ඉලෙක්ට්‍රෝන කාර්යක්ෂම “තාප වාහක” ලෙසද ක්‍රියා කරන බවයි, එය විධිමත් ලෙස විස්තර කර ඇත්තේඑමවීඩමන්-ෆ්‍රාන්ස්නීතිය.
2. විද්‍යුත් හා තාප සන්නායකතාවය අතර දුර්වල සම්බන්ධතාවය
විවිධ යාන්ත්‍රණ මගින් ආරෝපණය සහ තාපය රැගෙන යන ද්‍රව්‍යවල විද්‍යුත් හා තාප සන්නායකතාවය අතර සම්බන්ධතාවය දුර්වල වේ.
| ද්‍රව්‍ය වර්ගය | විද්‍යුත් සන්නායකතාවය (σ) | තාප සන්නායකතාවය (κ) | රීතිය අසාර්ථක වීමට හේතුව |
| පරිවාරක(උදා: රබර්, වීදුරු) | ඉතා අඩු (σ≈0) | අඩු | විදුලිය රැගෙන යාමට නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන නොමැත. තාපය රැගෙන යන්නේපරමාණුක කම්පන(මන්දගාමී දාම ප්‍රතික්‍රියාවක් වගේ). |
| අර්ධ සන්නායක(උදා: සිලිකන්) | මධ්‍යම | මධ්‍යම සිට ඉහළ | ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ පරමාණුක කම්පන දෙකම තාපය රැගෙන යයි. උෂ්ණත්වය ඒවායේ සංඛ්‍යාවට බලපාන සංකීර්ණ ආකාරය සරල ලෝහ රීතිය විශ්වාස කළ නොහැකි කරයි. |
| දියමන්ති | ඉතා අඩු (σ≈0) | අතිශයින් ඉහළයි(κ ලොව ප්‍රමුඛයා වේ) | දියමන්ති වලට නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන නොමැත (එය පරිවාරකයකි), නමුත් එහි පරිපූර්ණ දෘඩ පරමාණුක ව්‍යුහය පරමාණුක කම්පන වලට තාපය මාරු කිරීමට ඉඩ සලසයි.සුවිශේෂී ලෙස වේගවත්. ද්‍රව්‍යයක් විද්‍යුත් බිඳවැටීමක් වන නමුත් තාප ශූරයෙකු වන වඩාත් ප්‍රසිද්ධ උදාහරණය මෙයයි. |
IV. සන්නායකතාවය එදිරිව ක්ලෝරයිඩ්: ප්‍රධාන වෙනස්කම්
විද්‍යුත් සන්නායකතාවය සහ ක්ලෝරයිඩ් සාන්ද්‍රණය යන දෙකම වැදගත් පරාමිතීන් වන අතරජල තත්ත්ව විශ්ලේෂණය, ඔවුන් මූලික වශයෙන් වෙනස් ගුණාංග මනිති.
සන්නායකතාවය
සන්නායකතාවය යනු ද්‍රාවණයකට විද්‍යුත් ධාරාවක් සම්ප්‍රේෂණය කිරීමේ හැකියාව මැනීමකි. It මනිනු ලබන්නේද්‍රාවිත සියලුම අයනවල මුළු සාන්ද්‍රණයජලයේ, ධන ආරෝපිත අයන (කැටායන) සහ සෘණ ආරෝපිත අයන (ඇනායන) ඇතුළත් වේ.
ක්ලෝරයිඩ් (Cl) වැනි සියලුම අයන-), සෝඩියම් (Na+), කැල්සියම් (Ca2+), බයිකාබනේට් සහ සල්ෆේට්, සම්පූර්ණ සන්නායකතාවයට දායක වේ mසෙන්ටිමීටරයකට ක්ෂුද්‍ර සීමන්ස් (µS/cm) හෝ සෙන්ටිමීටරයකට මිලි සීමන්ස් (mS/cm) වලින් ලිහිල් කර ඇත.
සන්නායකතාවය යනු ඉක්මන්, සාමාන්‍ය දර්ශකයකි.වලසමස්තද්‍රාවිත ඝන ද්‍රව්‍ය(TDS) සහ සමස්ත ජල සංශුද්ධතාවය හෝ ලවණතාව.
ක්ලෝරයිඩ් සාන්ද්‍රණය (Cl-)
ක්ලෝරයිඩ් සාන්ද්‍රණය යනු ද්‍රාවණයේ පවතින ක්ලෝරයිඩ් ඇනායනවල නිශ්චිත මිනුමකි.එය මනිනු ලබන්නේක්ලෝරයිඩ් අයනවල පමණක් ස්කන්ධය(ක්ලෝ-) පවතී, බොහෝ විට සෝඩියම් ක්ලෝරයිඩ් (NaCl) හෝ කැල්සියම් ක්ලෝරයිඩ් (CaCl) වැනි ලවණ වලින් ලබා ගනී.2).
මෙම මිනුම සිදු කරනු ලබන්නේ ටයිටේෂන් (උදා: ආර්ජන්ටිනෝමිතික ක්‍රමය) හෝ අයන-වරණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ (ISEs) වැනි නිශ්චිත ක්‍රම භාවිතා කරමිනි.ලීටරයකට මිලිග්‍රෑම් වලින් (mg/L) හෝ මිලියනයකට කොටස් වලින් (ppm).
කාර්මික පද්ධතිවල (බොයිලේරු හෝ සිසිලන කුළුණු වැනි) විඛාදනයට ඇති හැකියාව තක්සේරු කිරීම සහ පානීය ජල සැපයුම්වල ලවණතාවය ඇතුළුවීම නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා ක්ලෝරයිඩ් මට්ටම් ඉතා වැදගත් වේ.
කෙටියෙන් කිවහොත්, ක්ලෝරයිඩ් සන්නායකතාවයට දායක වේ, නමුත් සන්නායකතාවය ක්ලෝරයිඩ් සඳහා විශේෂිත නොවේ.ක්ලෝරයිඩ් සාන්ද්‍රණය වැඩි වුවහොත්, මුළු සන්නායකතාවය වැඩි වේ.කෙසේ වෙතත්, මුළු සන්නායකතාවය වැඩි වුවහොත්, එය ක්ලෝරයිඩ්, සල්ෆේට්, සෝඩියම් හෝ වෙනත් අයනවල සංයෝජනයක් වැඩි වීමක් නිසා විය හැකිය.
එබැවින්, සන්නායකතාවය ප්‍රයෝජනවත් පිරික්සුම් මෙවලමක් ලෙස ක්‍රියා කරයි (උදා: සන්නායකතාවය අඩු නම්, ක්ලෝරයිඩ් අඩු විය හැකිය), නමුත් විශේෂයෙන් විඛාදනයට හෝ නියාමන අරමුණු සඳහා ක්ලෝරයිඩ් නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා, ඉලක්කගත රසායනික පරීක්ෂණයක් භාවිතා කළ යුතුය.
පළ කිරීමේ කාලය: නොවැම්බර්-14-2025