การนำความร้อนคืออะไร?

การนำความร้อนหมายถึงการถ่ายโอนพลังงานความร้อนเนื่องจากวัตถุมีอุณหภูมิแตกต่างกัน สำหรับพลังงานความร้อนที่จะถ่ายโอนโดยใช้การนำไม่ควรมีการเคลื่อนไหวของวัตถุโดยรวม พลังงานความร้อนจะเคลื่อนที่จากความเข้มข้นที่สูงขึ้นไปสู่ความเข้มข้นที่ลดลงนั่นคือจากความร้อนถึงความเย็น ดังนั้นหากส่วนหนึ่งของวัตถุร้อนความร้อนจะถ่ายโอนผ่านการนำความร้อนไปยังส่วนที่เย็นกว่าของวัตถุนั้น การนำความร้อนจะเกิดขึ้นหากวัตถุสองอย่างที่แตกต่างกันของอุณหภูมิที่แตกต่างกันสัมผัสกัน

อนุภาคเช่นอะตอมและโมเลกุลของวัตถุที่มีพลังงานความร้อนสูงจะเคลื่อนที่เร็วกว่าวัตถุที่มีพลังงานความร้อนต่ำ เมื่ออนุภาคถูกความร้อนพวกมันสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ และชนเข้าด้วยกันซึ่งเป็นการถ่ายโอนพลังงาน ในกรณีของของแข็งจำนวนมากอนุภาคจะสั่นสะเทือนเร็วขึ้นทำให้อนุภาคโดยรอบสั่นสะเทือน เมื่อถ่ายโอนพลังงานความร้อนอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วกว่าจะชะลอตัวลงดังนั้นจึงเย็นลงและอนุภาคที่เคลื่อนที่ช้าลงจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นจึงกลายเป็นอุ่น สิ่งนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าวัตถุจะถึงจุดสมดุลความร้อน

ตัวอย่างการนำความร้อนคือหม้อโลหะบนเตา อนุภาคของแหล่งความร้อนจะเคลื่อนที่และถ่ายโอนพลังงานความร้อนไปยังอนุภาคของโลหะทำให้พวกมันเคลื่อนที่เร็วขึ้น เมื่ออนุภาคในหม้อเคลื่อนที่เร็วขึ้นหม้อจะอุ่นขึ้น นอกจากนี้อนุภาคในหม้อจะถ่ายเทความร้อนไปยังอาหารหรือของเหลวภายในหม้อ ซึ่งช่วยให้อาหารปรุงอาหารหรือของเหลวที่จะต้ม

อัตราที่วัตถุถ่ายโอนความร้อนผ่านการนำ ความร้อน เรียกว่า การนำความร้อน วัตถุที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำจะถ่ายโอนความร้อนช้ากว่าวัตถุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง นี่คือเหตุผลที่สารบางชนิดถูกใช้เป็นฉนวนในขณะที่สารอื่น ๆ ถูกนำมาใช้ในการใช้งานเช่นการปรุง โดยทั่วไปของแข็งเป็นตัวนำความร้อนได้ดีกว่าของเหลวและก๊าซ นอกจากนี้โลหะมักจะเป็นตัวนำความร้อนได้ดีกว่าสารที่ไม่ใช่โลหะ

การนำความร้อนที่เกิดจากอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าการนำความร้อนที่เกิดจากการสั่นสะเทือน เหตุผลที่โลหะเป็นตัวนำที่ดีทั้งความร้อนและไฟฟ้าเพราะมีอิเล็กตรอนจำนวนมากที่สามารถเคลื่อนที่ได้ อย่างไรก็ตามอิเล็กตรอนไม่ได้ไปไกลมากนักเมื่อนำพลังงานความร้อน แต่กลับชนกันและถ่ายโอนพลังงานความร้อนไปยังอิเล็กตรอนอื่นที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งสามารถชนเข้ากับและถ่ายโอนพลังงานความร้อนไปยังอิเล็กตรอนอื่นที่อยู่ใกล้พวกเขา ผลที่ได้คือวิธีการถ่ายโอนพลังงานที่มีประสิทธิภาพซึ่งให้ค่าการนำความร้อนสูง