Hvad gør nogle materialer til gode varmeafdelinger?

1. Gratis elektroner:

* Metaller: Metaller er fremragende varmeledere, fordi de har et "hav" af frie elektroner, der let kan bevæge sig gennem hele materialet. Når den ene ende af et metalobjekt opvarmes, absorberer disse frie elektroner termisk energi og vibrerer hurtigere. Denne øgede vibration overføres derefter til nærliggende elektroner gennem kollisioner, hvilket effektivt overfører varmeenergi gennem metallet.

2. Gittervibrationer (fononer):

* Alle materialer, inklusive ikke-metaler: Alle materialer, endda ikke-metaller, har atomer arrangeret i en gitterstruktur. Når den ene ende af materialet opvarmes, begynder atomerne i den ende mere kraftigt. Disse vibrationer bevæger sig gennem gitterstrukturen som bølger kendt som fononer. Effektiviteten af denne fononformering afhænger af materialets struktur og styrken af bindingerne mellem atomer.

Faktorer, der påvirker varmekonduktivitet:

* krystalstruktur: Materialer med en regelmæssig, ordnet krystalstruktur (som metaller) har en tendens til at være bedre ledere end materialer med en forstyrret struktur (som glas).

* binding: Materialer med stærke kovalente eller metalliske bindinger har bedre varmeledningsevne.

* Temperatur: Varme ledningsevne falder generelt med stigende temperatur.

* urenheder: Urenheder kan forstyrre gitterstrukturen og reducere varmekonduktiviteten.

Eksempler:

* Gode ledere: Kobber, sølv, aluminium, guld, diamant

* dårlige ledere (isolatorer): Træ, plast, gummi, luft

Sammenfattende har gode varmeledere mange frie elektroner, der let kan transportere energi, og deres atomer er arrangeret på en måde, der letter forplantningen af gittervibrationer (fononer).