Wiedemann-Franz-lag

Wiedemann-Franz-lagen är i fysiken sambandet att förhållandet mellan en metalls värmeledningsförmåga κ och dess elektriska ledningsförmåga σ är proportionellt mot absolut temperatur T:

$\frac{\kappa }{\sigma }=LT$

Proportionalitetskonstanten L kallas Lorenztalet. Denna kan härledas teoretiskt och får då värdet

$L=\frac{{\pi }^2}{3}{\left(\frac{k_B}{e}\right)}^2=2.44\times 10^{-8}\mathrm{W}\mathrm{\Omega }{\mathrm{K}}^{\mathrm{-}\mathrm{2}},$

vilket stämmer ganska väl överens med experimentella resultat för de flesta metaller. För halvledare har konstanten typiskt ett mindre värde.

Gustav Wiedemann och Rudolph Franz rapporterade år 1853 att förhållandet κ/σ vid rumstemperatur var ungefär lika för många metaller och legeringar, även om dessa båda ledningsförmågor i till exempel brons är mycket lägre än i koppar eller silver. År 1872 upptäckte dansken Ludvig Lorenz förhållandets proportionalitet mot temperatur.

Bakgrunden är att det är elektronerna som står för den största delen av värmeledningsförmågan i metaller. Om man likställer den relaxationstid som begränsar elektronernas drifthastighet i ett elektriskt fält med elektronernas termiska relaxationstid, kan man härleda Wiedemann-Franz-lag.