¿Por qué la conductividad térmica de los metales 'puros' disminuye con el aumento de la temperatura?

Su libro está equivocado (o al menos, demasiado general). Se observan comportamientos no monótonos (es decir, aumentos y disminuciones) con cambios de temperatura para la conductividad térmica incluso de metales puros. Vea, por ejemplo, la diapositiva 20 aquí :

El Manual de tratamiento térmico del acero de Totton informa que la conductividad térmica "disminuye con el aumento de la temperatura para el hierro puro, los aceros al carbono simples y los aceros de baja aleación", mientras que aumenta para los "aceros de alta aleación como los aceros ferríticos y martensíticos":

Mirándolo desde la otra dirección, considere un metal con un fuerte coeficiente de temperatura negativo de expansión térmica, digamos, tungsteno. La adición de unos pocos átomos de impurezas forma técnicamente una aleación, pero no esperaría cambios drásticos en la conductividad térmica. Así que la declaración general del libro es demasiado general.

Lo que su libro puede estar tratando de decir es que en los metales puros, la energía térmica a menudo se transfiere principalmente por medio de electrones (a diferencia de los fonones). A medida que aumenta la temperatura, estos electrones tienden a dispersarse más fácilmente, suprimiendo así ese modo. Este mecanismo explicaría el coeficiente de temperatura negativo que se ve a menudo para la conductividad térmica en los metales puros.

Pero la conductividad térmica electrónica también se suprime al aumentar la concentración de soluto en las aleaciones, lo que también se atribuye a la dispersión. (La conductividad térmica de la red, que está mediada por fonones, generalmente también se suprime pero en menor grado). Como resultado, la conductividad térmica de la red puede convertirse en el efecto dominante, y este modo exhibe un fuerte coeficiente de temperatura positivo porque los fonones están térmicamente excitados. .

La dependencia de la temperatura de la conductividad térmica también depende del método de formación (que altera el tamaño del grano, por ejemplo) y de las impurezas, entre otros factores. Si bien ciertas tendencias pueden explicarse razonablemente, no es un área en la que pueda esperar afirmaciones amplias que comparen metales puros con aleaciones para mantenerse en una variedad de condiciones.