Hvad er forholdet mellem en leder af elektricitet og varme?

Forbindelsen:

* Gratis elektroner: Både elektrisk og termisk ledningsevne er primært drevet af tilstedeværelsen af ​​frie elektroner i et materiale. Disse elektroner er ikke tæt bundet til atomer og kan bevæge sig frit gennem materialet.

* Elektrisk ledningsevne: Ved elektrisk ledning bærer frie elektroner elektrisk ladning, når der påføres en spænding, hvilket skaber en elektrisk strøm.

* Termisk ledningsevne: I termisk ledning bærer frie elektroner termisk energi (varme) fra varmere regioner til køligere regioner inden for materialet.

Forholdet:

* Gode elektriske ledere er normalt gode termiske ledere: Metaller som kobber, sølv og guld er fremragende ledere af både elektricitet og varme. Deres meget mobile elektroner letter begge typer energioverførsel.

* dårlige elektriske ledere er normalt dårlige termiske ledere: Ikke-metaler som gummi, træ og glas er dårlige ledere af både elektricitet og varme. Deres elektroner er tæt bundet og kan ikke let bevæge sig for at bære energi.

Undtagelser:

* diamant: Mens en fremragende termisk leder er Diamond en dårlig elektrisk leder. Dette skyldes, at dets stærke kovalente bindinger begrænser elektronmobilitet til elektrisk ledning, men tillader effektiv overførsel af vibrationer (varme).

* Nogle legeringer: Nogle legeringer er designet til at have fremragende elektrisk ledningsevne, men dårlig termisk ledningsevne. Dette bruges i applikationer som varmeelementer, hvor du vil generere varme, men minimere dens tab til omgivelserne.

Kortfattet:

Bevægelsen af ​​frie elektroner er nøglefaktoren, der forbinder elektrisk og termisk ledningsevne. Generelt udfører materialer, der udfører elektricitet godt, også varme godt, og omvendt. Imidlertid findes der nogle undtagelser på grund af specifikke atomstrukturer og bindingsegenskaber.