熱伝導とは

熱伝導とは、物体の温度が異なるために熱エネルギーが移動することです。 伝導を使用して熱エネルギーが伝達されるためには、オブジェクト全体が移動しないようにする必要があります。 熱エネルギーは、常に高濃度から低濃度へ、つまり高温から低温へと移動します。 したがって、オブジェクトの一部が高温の場合、熱は熱伝導を介してそのオブジェクトのより低温の部分に移動します。 異なる温度の2つの異なるオブジェクトが互いに接触している場合も、熱伝導が発生します。

高い熱エネルギーを持つオブジェクトの粒子（原子や分子など）は、低い熱エネルギーを持つオブジェクトの粒子よりも速く移動します。 粒子が加熱されると、粒子は動き回って互いにぶつかり、エネルギーを伝達します。 多くの固体の場合、粒子はより速く振動し、周囲の粒子を振動させます。 熱エネルギーが伝達されると、高速で移動する粒子は減速して冷却され、低速で移動する粒子は高速で移動して暖かくなります。 これは、物体が熱平衡に達するまで続きます。

熱伝導の例としては、ストーブ上の金属ポットがあります。 熱源の粒子は移動し、熱エネルギーを金属の粒子に伝達し、金属粒子をより速く移動させます。 ポット内の粒子がより速く動くと、ポットは暖かくなります。 さらに、ポット内の粒子は、ポット内の食品または液体に熱を伝えます。 これにより、食物を調理したり、液体を沸騰させたりできます。

物体が伝導を通じて熱を伝達する速度は、 熱伝導率と呼ばれます。 伝導率の低い物体は、伝導率の高い物体よりも熱の伝達が遅くなります。 このため、一部の物質は絶縁体として使用され、他の物質は調理などの用途に使用されます。 一般に、固体は液体や気体よりも優れた熱伝導体です。 さらに、通常、金属は非金属物質よりも優れた熱伝導体です。

電子の移動によって引き起こされる熱伝導は、振動によって引き起こされる伝導よりも効率的です。 金属が熱と電気の両方の非常に優れた伝導体である理由は、金属が動き回ることができるためです。 しかし、電子は一般に熱エネルギーを伝導する際にあまり遠くまで行かず、むしろ衝突して近くの別の電子に熱エネルギーを伝達します。 その結果、このような物質に高い熱伝導性を与える効率的なエネルギー伝達方法が得られます。