Vad är termisk ledning?

Termisk ledning avser överföring av värmeenergi på grund av ett föremål med olika temperaturer. För att termisk energi ska överföras med ledning bör det inte vara någon rörelse av objektet som helhet. Termisk energi går alltid från den med högre koncentration till lägre koncentration - det vill säga från varmt till kallt. Om en del av ett objekt är het överförs därför värmen via värmeledning till den kallare delen av objektet. Termisk ledning kommer också att ske om två olika föremål med olika temperaturer rör vid varandra.

Partiklarna - såsom atomer och molekyler - av ett objekt med hög termisk energi kommer att röra sig snabbare än för ett objekt med låg termisk energi. När partiklarna upphettas kan de antingen röra sig och stöta på varandra och därmed överföra energi. När det gäller många fasta partiklar, vibrerar partiklarna snabbare, vilket får de omgivande partiklarna att vibrera. När värmeenergi överförs kommer de snabbare rörliga partiklarna att sakta ner, vilket blir svalare och de långsammare rörliga partiklarna rör sig snabbare och blir därmed varmare. Detta fortsätter tills objektet når termisk jämvikt.

Ett exempel på värmeledning är en metallkanna på kaminen. Värmekällans partiklar kommer att röra sig och överföra termisk energi till metallens partiklar, vilket får dem att röra sig snabbare. När partiklarna i krukan rör sig snabbare blir potten varmare. Dessutom kommer partiklarna i potten att överföra deras värme till maten eller vätskan i potten. Detta tillåter maten att laga mat eller vätskan kokar.

Den hastighet som ett objekt överför värme genom ledning kallas värmeledningsförmåga. Ett objekt med låg konduktivitet överför värme långsammare än ett objekt med hög konduktivitet. Det är därför som vissa ämnen används som isolatorer medan andra används i applikationer som tillagning. I allmänhet är fasta partiklar bättre ledare för värme än vätskor och gaser. Dessutom är metaller vanligtvis bättre värmeledare än icke-metalliska ämnen.

Termisk ledning orsakad av rörliga elektroner är mer effektiv än ledning orsakad av vibrationer. Anledningen till att metaller är så bra ledare för både värme och elektricitet är för att de har många elektroner som kan röra sig. Elektronerna går dock i allmänhet inte så långt när de leder värmeenergi utan kolliderar i och överför termisk energi till andra elektroner i närheten som sedan kan kollidera in och överföra värmeenergi till andra elektroner nära dem. Resultatet är en effektiv energioverföringsmetod som ger sådana ämnen hög värmeledningsförmåga.