तापमान गुणांक

एक तापमान गुणांक भौतिक गुण के सापेक्ष परिवर्तन का वर्णन करता है जो तापमान में दिए गए परिवर्तन से जुड़ा होता है। गुण R के लिए जो तापमान में dT परिवर्तन होने पर बदलता है, तापमान गुणांक α को निम्नलिखित समीकरण द्वारा परिभाषित किया जाता है:

${\frac {dR}{R}}=\alpha \,dT$

यहाँ α में व्युत्क्रम तापमान की विमा है और इसे व्यक्त किया जा सकता है अर्थात 1/K या K^-1 में है।

यदि तापमान गुणांक स्वयं तापमान और $\alpha \Delta T\ll 1$ के साथ बहुत अधिक भिन्न नहीं होता है, तो एक तापमान T पर गुण के मान R का अनुमान लगाने में एक रैखिक सन्निकटन उपयोगी होगा, इसका मान R₀ एक संदर्भ तापमान पर T₀:

$R(T)=R(T_{0})(1+\alpha \Delta T),$

पर दिया गया है, जहाँ ΔT, T और T₀ के बीच का अंतर है।

दृढ़ता से तापमान पर निर्भर α के लिए, यह सन्निकटन मात्र छोटे तापमान अंतर ΔT के लिए उपयोगी है।

तापमान गुणांक विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए निर्दिष्ट हैं, जिसमें पदार्थ के विद्युत और चुंबकीय गुणों के साथ-साथ प्रतिक्रियाशीलता भी सम्मिलित है। अधिकांश प्रतिक्रियाओं का तापमान गुणांक -2 और 3 के बीच होता है।

ऋणात्मक तापमान गुणांक

अधिकांश सिरेमिक प्रतिरोध व्यवहार की ऋणात्मक तापमान निर्भरता प्रदर्शित करते हैं। यह प्रभाव तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर अरहेनियस समीकरण द्वारा नियंत्रित होता है:

$R=Ae^{\frac {B}{T}}$

जहाँ R प्रतिरोध है, A और B स्थिरांक हैं, और T परम तापमान(K) है।

निरंतर B विद्युत चालन के लिए उत्तरदायी आवेश वाहक बनाने और स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा से संबंधित है – इसलिए, जैसे ही B का मान बढ़ता है, पदार्थ रोधक हो जाती है। व्यावहारिक और वाणिज्यिक एनटीसी प्रतिरोधों का लक्ष्य B के मान के साथ साधारण प्रतिरोध को जोड़ना है जो तापमान को ठीक संवेदनशीलता प्रदान करता है। B स्थिर मान का इतना महत्व है कि B पैरामीटर समीकरण:

$R=r^{\infty }e^{\frac {B}{T}}=R_{0}e^{-{\frac {B}{T_{0}}}}e^{\frac {B}{T}}$

का उपयोग करके एनटीसी ताप प्रतिरोधक को चिह्नित करना संभव है: जहाँ $R_{0}$ तापमान $T_{0}$ पर प्रतिरोध है।

इसलिए, कई पदार्थ जो स्वीकार्य मानों $R_{0}$ का उत्पादन करती हैं ऐसे पदार्थ को सम्मिलित करें जो मिश्रधातु हैं या चर ऋणात्मक तापमान गुणांक(एनटीसी) रखते हैं, जो तब होता है जब किसी पदार्थ की भौतिक गुण(जैसे तापीय चालकता या विद्युत प्रतिरोधकता) बढ़ते तापमान के साथ कम हो जाती है, सामान्यतः एक परिभाषित तापमान सीमा में है। अधिकांश पदार्थों के लिए, बढ़ते तापमान के साथ विद्युत प्रतिरोधकता कम हो जाएगी।

ऋणात्मक तापमान गुणांक वाले पदार्थों का उपयोग 1971 से सतह को गर्म करने में किया गया है। ऋणात्मक तापमान गुणांक कालीनों, फलियों के थैले कुर्सियों, गद्दे आदि के नीचे अत्यधिक स्थानीय तापन से बचाता है, जो लकड़ी के फर्श को क्षति पहुंचा सकता है, और अग्नि लगने का कारण बन सकता है।

प्रतिवर्ती तापमान गुणांक

अवशेष या B_r तापमान के साथ बदलता है और यह चुंबक के प्रदर्शन की महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक है। कुछ अनुप्रयोगों, जैसे जड़त्वीय घूर्णाक्षस्थापी और प्रगमन -तरंग नलिका(टीडब्ल्यूटी) को विस्तृत तापमान सीमा पर निरंतर क्षेत्र की आवश्यकता होती है। B_r के प्रतिवर्ती तापमान गुणांक(आरटीसी) को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

${\text{RTC}}={\frac {|\Delta \mathbf {B} _{r}|}{|\mathbf {B} _{r}|\Delta T}}\times 100\%$

इन आवश्यकताओं को पूर्ण करने के लिए, 1970 के दशक के अंत में तापमान प्रतिकारित चुंबक विकसित किए गए थे। पारंपरिक समैरियम-कोबाल्ट चुंबक के लिए, B_r तापमान बढ़ने पर घटता है। इसके विपरीत, जीडीसीओ चुंबक के लिए, B_r निश्चित तापमान सीमाओं के भीतर तापमान बढ़ने पर बढ़ता है। मिश्र धातु में समैरियम और गैडोलीनियम को मिलाकर तापमान गुणांक को लगभग शून्य तक कम किया जा सकता है।

विद्युत प्रतिरोध

See also: पदार्थ प्रतिरोधकता की तालिका

उपकरणों और विद्युत नेटवर्क का निर्माण करते समय विद्युत प्रतिरोध और इस प्रकार इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों(तारों, प्रतिरोधकों) की तापमान निर्भरता को ध्यान में रखा जाना चाहिए। विद्युत सुचालक की तापमान निर्भरता बृहत परिमाण रैखिक है और इसे नीचे सन्निकटन द्वारा वर्णित किया जा सकता है।

$\operatorname {\rho } (T)=\rho _{0}\left[1+\alpha _{0}\left(T-T_{0}\right)\right]$

जहाँ

$\alpha _{0}={\frac {1}{\rho _{0}}}\left[{\frac {\delta \rho }{\delta T}}\right]_{T=T_{0}}$

$\rho _{0}$ निर्दिष्ट संदर्भ मान पर मात्र विशिष्ट प्रतिरोध तापमान गुणांक से मेल खाता है(सामान्य रूप से T = 0 °C)

अर्धचालक का यद्यपि घातांक है:

$\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}$