Conducibilità.

Fis. - C. elettrica: proprietà di un corpo o di un insieme di corpi esprimente la maggiore o minore attitudine a lasciarsi attraversare da una corrente elettrica. Si misura in (ohm/cm)^-1, ed esprime l'inverso della resistenza presentata da un conduttore lungo 1 cm e di sezione 1 cm²; è cioè l'inverso della resistività. Si può anche dire che un dato materiale ha una conduttività (o c.) k se un conduttore con esso fabbricato e avente lunghezza un centimetro e sezione 1 cm² presenta ai suoi capi una caduta di tensione di 1 V per il passaggio di una corrente di 1 A. La c. è evidentemente una grandezza specifica dei vari corpi; anzi è una grandezza locale, cioè che può dipendere dalle singole posizioni nel corpo e dalle direzioni considerate; ovviamente per un corpo omogeneo essa è uguale in tutti i punti, onde per un conduttore generico omogeneo di sezione A e lunghezza L vale la relazione:



essendo I la corrente che lo percorre e V la tensione ai suoi estremi. Circa il meccanismo della conduzione e l'esistenza di sostanze a conducibilità molto elevata (conduttori) o molto bassa (isolanti) (V. CONDUTTORE). Un discorso a parte meritano gli elettroliti (cioè le sostanze che poste in un solvente opportuno si dissociano in ioni) e il fenomeno della conduzione nelle soluzioni. In queste il trasporto di elettricità è legato essenzialmente alla mobilità degli ioni: di essi quelli positivi o cationi migrano verso il catodo, ovvero nel senso di circolazione della corrente, mentre quelli negativi ovvero anioni migrano verso l'anodo, cioè in senso opposto alla circolazione della corrente convenzionale. La dissociazione di una sostanza a legame ionico posta in un solvente non è mai completa; s'introduce quindi il concetto di grado di dissociazione dell'elettrolita, come rapporto fra il numero di molecole dissociate e quello di tutte le molecole presenti. Dalla chimica-fisica si sa che aumenta con la diluizione, cioè col diminuire della concentrazione del soluto, e che tende ad 1 quando la concentrazione tende a zero. Evidentemente la c. della soluzione è tanto maggiore quanto più grande è il numero di portatori; se fosse = 1 la c. aumenterebbe con la concentrazione del soluto; ma con tale concentrazione diminuisce. Si hanno quindi due effetti contrastanti: aumentando la concentrazione aumenta il numero di portatori potenziali di corrente, ma diminuisce la frazione di portatori potenziali che partecipa al trasporto. Come in tutti i fenomeni fisici, la presenza di due azioni antagoniste fa sì che le curve esprimenti la c. in funzione della diluizione della soluzione presentino un massimo. Per maggior comodità di rappresentazione e di discussione, si cerca di avere curve che tendono ad un asintoto al tendere della diluizione a . Si può così ricavare il valore della c. a diluizione infinita, che serve per ricavare il grado di dissociazione dell'elettrolita ad una concentrazione generica. A tale scopo s'introduce in elettrochimica la c. equivalente, prodotto della c. per il volume equivalente, cioè il volume in cui è sciolto un grammo equivalente dell'elettrolita (cioè un peso di elettrolita in g pari al suo peso molecolare). Tale grandezza, che indicheremo con delta ha andamento più regolare e tende ad un asintoto orizzontale, detto c. equivalente limite (). Si può vedere facilmente che vale la relazione: . Inoltre si possono per questa via ricavare i valori delle mobilità ioniche, cioè delle velocità che i vari tipi di ioni acquistano nella soluzione; se diciamo u₊ e u_- le mobilità degli ioni positivi e negativi generati dalla dissociazione di un elettrolita, vale la relazione:

= F (u₊ + u_-)

essendo F la costante di Faraday (= 96.500 coulomb/equivalente). Si noti che u₊ e u_- sono le velocità acquistate dai cationi e anioni rispettivamente nel loro moto nella soluzione quando il campo elettrico ha valore di 1 V/cm. La trattazione teorica delle soluzioni diluite è dovuta in forma moderna a Bebye e Huckel. Per i solidi va tenuto presente il fenomeno della superconduttività, che consiste nel brusco aumento di c. che presentano alcuni metalli molto puri o anche alcune leghe a temperature prossime allo zero assoluto. Tale fenomeno non ha ancora ricevuto spiegazione teorica (nemmeno nella trattazione di Bloch), benché lo si sfrutti già in parecchie applicazioni, come ad esempio nei giganteschi acceleratori di particelle di recente costruzione. ║ C. termica: proprietà di un corpo esprimente la maggior o minor attitudine che esso ha a lasciarsi attraversare da un flusso termico. Come nel caso visto sopra si parla anche qui di conduttori o isolanti secondo che la c. ha valore alto o basso. La definizione di c. termica è legata ad uno scambio di calore; essa è definita dalla relazione di Newton:

dQ/dt = - S grad T

ove dQ/dt è la quantità di calore che attraversa nell'unità di tempo la superificie S sulla quale è presente un gradiente di temperatura gradT. Vi sono varie relazioni quasi tutte empiriche o semiteoriche, che cercano di correlare la c. termica di una sostanza alla sua struttura cristallina o molecolare, visto il fenomeno della conduzione. Tutte queste espressioni hanno però solo un valore di prima approssimazione e si possono usare solo in mancanza assoluta di dati sperimentali o per estrapolare i dati noti. Fra di esse ricordiamo la legge di Wiedemann e Franz:

/k T = cost

essendo k la c. elettrica, la c. termica e T la temperatura assoluta. Che fra le due c. possa esistere una relazione è facile capirlo pensando che gli elettroni, responsabili della conduzione elettrica, lo sono in parte anche di quella termica, e che comunque c'è interazione tra gli elettroni e il reticolo. Il tentativo di Sommerfield di esprimere le due c. in funzione di costanti universali porta a formule relativamente semplici e di buona approssimazione, ma non sufficienti per la maggioranza dei calcoli tecnici.