Что такое теплопроводность?

Теплопроводность относится к передаче тепловой энергии из-за объекта, имеющего различные температуры. Для передачи тепловой энергии с использованием проводимости не должно быть движения объекта в целом. Тепловая энергия всегда переходит от более высокой концентрации к более низкой концентрации, то есть от горячей к холодной. Следовательно, если одна часть объекта является горячей, тепло будет передаваться посредством теплопроводности к более холодной части этого объекта. Теплопроводность также будет иметь место, если два разных объекта с различной температурой касаются друг друга.

Частицы, такие как атомы и молекулы, объекта с высокой тепловой энергией будут двигаться быстрее, чем частицы объекта с низкой тепловой энергией. Когда частицы нагреваются, они могут либо двигаться, либо сталкиваться друг с другом, передавая энергию. В случае многих твердых частиц частицы вибрируют быстрее, вызывая вибрацию окружающих частиц. Когда передается тепловая энергия, быстрее движущиеся частицы будут замедляться, тем самым становясь холоднее, а более медленно движущиеся частицы будут двигаться быстрее, тем самым становясь теплее. Это будет продолжаться, пока объект не достигнет теплового равновесия.

Пример теплопроводности - металлическая кастрюля на плите. Частицы источника тепла будут двигаться и передавать тепловую энергию частицам металла, заставляя их двигаться быстрее. Когда частицы в горшке движутся быстрее, горшок становится теплее. Кроме того, частицы в кастрюле будут передавать свое тепло пище или жидкости внутри кастрюли. Это позволяет готовить пищу или кипятить жидкость.

Скорость, с которой объект передает тепло посредством проводимости, называется теплопроводностью. Объект с низкой проводимостью будет передавать тепло медленнее, чем объект с высокой проводимостью. Вот почему некоторые вещества используются в качестве изоляторов, в то время как другие используются в таких областях, как приготовление пищи. Как правило, твердые вещества являются лучшими проводниками тепла, чем жидкости и газы. Кроме того, металлы обычно являются лучшими теплопроводниками, чем неметаллические вещества.

Теплопроводность, вызванная движущимися электронами, более эффективна, чем теплопроводность, вызванная вибрацией. Причина, по которой металлы являются такими хорошими проводниками тепла и электричества, заключается в том, что в них много электронов, которые могут перемещаться. Электроны, однако, обычно не идут очень далеко при передаче тепловой энергии, а скорее сталкиваются и передают тепловую энергию другим соседним электронам, которые затем могут сталкиваться и передавать тепловую энергию другим электронам, находящимся рядом с ними. Результатом является эффективный метод передачи энергии, который дает таким веществам высокую теплопроводность.