Hva er termisk ledning?

Termisk ledning refererer til overføring av termisk energi på grunn av en gjenstand som har forskjellige temperaturer. For at termisk energi skal overføres ved hjelp av ledning, bør det ikke være noen bevegelse av gjenstanden som helhet. Termisk energi beveger seg alltid fra den med høyere konsentrasjon til lavere konsentrasjon - det vil si fra varmt til kaldt. Derfor, hvis en del av et objekt er varmt, vil varmen overføre via termisk ledning til den kjøligere delen av denne gjenstanden. Termisk ledning vil også finne sted hvis to forskjellige gjenstander med varierende temperaturer berører hverandre.

Partiklene - for eksempel atomer og molekyler - til et objekt med høy termisk energi vil bevege seg raskere enn det til et objekt med lav termisk energi. Når partiklene varmes opp, kan de enten bevege seg rundt og støte på hverandre, og dermed overføre energi. Når det gjelder mange faste stoffer, vibrerer partiklene raskere, noe som får de omkringliggende partiklene til å vibrere. Når termisk energi overføres, vil de raskere bevegelige partiklene avta, og dermed bli kjøligere, og de saktere bevegelige partiklene vil bevege seg raskere og dermed bli varmere. Dette vil fortsette til objektet når termisk likevekt.

Et eksempel på varmeledning er en metallpotte på komfyren. Varmekildens partikler vil bevege seg og overføre termisk energi til metallets partikler, og får dem til å bevege seg raskere. Når partiklene i potten beveger seg raskere, blir potten varmere. I tillegg vil partiklene i potten overføre varmen til maten eller væsken i gryten. Dette lar maten koke eller væsken til å koke.

Hastigheten som en gjenstand overfører varme gjennom ledning kalles termisk ledningsevne. Et objekt med lav konduktivitet vil overføre varme langsommere enn et objekt med høy konduktivitet. Dette er grunnen til at noen stoffer brukes som isolatorer, mens andre brukes i applikasjoner som matlaging. Generelt sett er faste stoffer bedre ledere av varme enn væsker og gasser. I tillegg er metaller vanligvis bedre varmeledere enn ikke-metalliske stoffer.

Termisk ledning forårsaket av bevegelige elektroner er mer effektiv enn ledning forårsaket av vibrasjoner. Årsaken til at metaller er så gode ledere av både varme og elektrisitet er fordi de har mange elektroner som er i stand til å bevege seg rundt. Elektronene går imidlertid generelt ikke så langt når de leder termisk energi, men kolliderer heller inn og overfører termisk energi til andre elektroner i nærheten, som deretter kan kollidere i og overføre termisk energi til andre elektroner i nærheten av dem. Resultatet er en effektiv energioverføringsmetode som gir slike stoffer høy varmeledningsevne.