Nauka

Konduktywność: przewodnictwo właściwe(elektryczne i cieplne)

Konduktywność(przewodność, przewodnictwo)  opisuje łatwość, z jaką ładunek elektryczny lub ciepło mogą przechodzić przez dany  materiał.

Materiały można podzielić na Przewodniki(metale), półprzewodniki i izolatory. Metale są najbardziej przewodzące, a izolatory (np. ceramika, tworzywa sztuczne) najmniej przewodzące. Konduktywność jest przeciwieństwem rezystencji(opór właściwy opisany przez prawo Ohma), a więc możemy powiedzieć że przewodnik to materiał, który stawia bardzo mały opór(a więc ma dużą konduktywność).

Przewodnictwo elektryczne i cieplne są ze sobą ściśle powiązane. W większości dobre przewodniki elektryczne są również dobrymi przewodnikami termicznymi.

  1. Konduktywność elektryczna
  2. Konduktywność cieplna

1. Konduktywność elektryczna

Przewodnictwo elektryczne opisuje, jak dobrze dany materiał pozwala na przepływ energii elektrycznej. Z tego powodu przewody elektryczne wykonane są z miedzi, która jest dobrym przewodnikiem, a ich izolacja wykonana jest z tworzywa sztucznego, które jest izolatorem. Oczywiście lepszym przewodnikiem byłoby srebro, ale takie przewody byłyby zbyt drogie. Ze względu na niską przewodność elektryczną niektóre elementy instalacji elektrycznych wykonane z ceramiki. Jednostką przewodności elektrycznej w układzie SI jest Simens na metr.

Tabela przykładowych wartości materiałów: konduktywność przewodność

MateriałKonduktywność elektryczna(przewodnictwo właściwe) w 20° Celsjusza
Srebro 6,30×107
Miedź 5,96×107
Złoto 4,11×107
Aluminium 3,77×107
Platyna 9,43×106
Woda pitna 5×10−4 do 5×10−2
Silikon 1,56×10−3
Mokre drewno 10−4 do 10−3
Szkło 10−15 do 10−11
Powietrze ~10−15 do 10−9
Teflon 10−25 do 10−23

2. Przewodność cieplna

Przewodność cieplna opisuje łatwość z jaką energia cieplna przemieszcza się przez dany materiał. Podobnie jak w przypadku prądu elektrycznego metale są dobrymi przewodnikami ciepła, ceramika i tworzywa sztuczne są zazwyczaj dobrymi izolatorami, trzeba jednak pamiętać, że część tworzyw sztucznych mają niską temperaturę topnienia i mogą się szybko topić pod wpływem temperatury. Jednostką przewodności termicznej w układzie SI jest Wat na metr-kelvin. Dzięki badaniu przewodności można np. odróżnić prawdziwy szmaragd od syntetycznego.

Tabela przykładowych wartości materiałów: przewodnictwo cieplne

MateriałKonduktywność cieplna (w 20° Celsjusza)
Powietrze0,026
Styropian0,033
Beton(lekki) 0,1 – 0,3
drewno(miękkie np. sosna)0,12
porcelana1,5
woda0,60
cegła 0,6 -1,0
wata szklana0,04
Miedź(w 20 stopniach)401
papier0,05

Wpływ temperatury na konduktywność

Przewodnictwo właściwe materiałów zależy od temperatury. Dla metali spada przy wzroście temperatury ze względu na spadek ruchliwości nośników. W przypadku półprzewodnika samoistnego konduktywność rośnie przy wzroście temperatury.

Related Articles

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Back to top button
Close