Pressupostos da teoria dos elétrons livres:
A teoria dos elétrons livres, também conhecida como modelo DRUDE, é um modelo simplificado usado para explicar a condutividade elétrica e térmica dos metais. Faz várias suposições, que são:
1. Elétrons livres: * Presume -se que os átomos de metal tenham elétrons externos frouxos, que podem se destacar facilmente do átomo e se mover livremente por todo o metal. Esses elétrons são chamados de "elétrons livres".
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Os íons positivos do metal são considerados fixos em uma estrutura de treliça. Isso pressupõe que a interação entre os íons é forte o suficiente para mantê -los em um arranjo estável.
2. Movimento clássico: *
Os elétrons livres são tratados como partículas clássicas, obedecendo às leis do movimento de Newton. Isso implica que seu movimento é governado pela física clássica e não pela mecânica quântica.
* Presume -se que os elétrons se movam aleatoriamente, sem direção preferida, na ausência de um campo elétrico externo.
3. Colisões: *
Os elétrons livres colidem com os íons positivos da rede. Presume -se que essas colisões sejam perfeitamente elásticas, o que significa que nenhuma energia é perdida. Esta é uma simplificação, pois colisões reais não são perfeitamente elásticas.
4. Caminho livre médio: *
presume -se que os elétrons viajam em linhas retas entre colisões, com uma distância média constante percorrida entre colisões. Essa distância é chamada de caminho livre médio.
5. Equilíbrio térmico: *
supõe -se que os elétrons estejam em equilíbrio térmico com a rede. Isso significa que a energia cinética média dos elétrons é igual à energia cinética média dos íons.
6. Campo elétrico: *
Na presença de um campo elétrico, os elétrons são acelerados pelo campo e se movem em uma direção oposta ao campo. Isso leva à condução da eletricidade.
Limitações da teoria dos elétrons livres: * A teoria dos elétrons livres não prevê com precisão a capacidade térmica específica dos metais.
* Ele não explica o efeito Hall, que é a aparência de uma tensão em um condutor que transporta corrente em um campo magnético.
* A teoria não leva em consideração a natureza quântica dos elétrons.
Apesar de suas limitações, a teoria dos elétrons livres fornece uma estrutura simples e útil para entender as propriedades elétricas e térmicas básicas dos metais. Ele forma a base para modelos mais sofisticados que levam em consideração a natureza quântica dos elétrons e as interações entre elétrons e a treliça.
