Przewodność elektryczna a cieplna
Przewodność cieplna i przewodność elektryczna to dwie bardzo ważne właściwości fizyczne materii. Przewodność cieplna materiału opisuje, jak szybko materiał może przewodzić energię cieplną. Przewodność elektryczna materiału opisuje prąd elektryczny, który wystąpi z powodu danej różnicy potencjałów. Obie te właściwości są dobrze scharakteryzowane i mają szerokie zastosowanie w dziedzinach takich jak wytwarzanie i przesył energii, elektrotechnika, elektronika, termodynamika i ciepło oraz w wielu innych dziedzinach. W tym artykule omówimy, czym jest przewodność cieplna i przewodność elektryczna, ich definicje, podobieństwa między przewodnością cieplną a przewodnością elektryczną, ich zastosowania i wreszcie różnica między przewodnością cieplną a przewodnością elektryczną.
Przewodność elektryczna
Rezystancja elementu zależy od różnych parametrów. Długość przewodnika, powierzchnia przewodnika i materiał przewodnika to tylko niektóre z nich. Przewodność materiału można zdefiniować jako przewodność bloku o jednostkowych wymiarach wykonanych z materiału. Przewodnictwo materiału jest odwrotnością rezystywności. Przewodnictwo jest zwykle oznaczane grecką literą σ. Jednostką przewodności w układzie SI jest siemens na metr. Należy zauważyć, że przewodnictwo jest specyficzną właściwością materiału w danej temperaturze. Przewodnictwo jest również znane jako przewodnictwo właściwe. Przewodność składnika jest równa przewodności materiału pomnożonej przez powierzchnię materiału podzieloną przez długość materiału. Podczas przewodzenia elektryczności elektrony wewnątrz materiału przemieszczają się z wyższego potencjału na niższy potencjał. Przewodność elementu można również zdefiniować jako prąd generowany na jednostkę różnicy napięć. Przewodność jest właściwością obiektu, natomiast przewodność elektryczna jest właściwością materiału.
Przewodność cieplna
Przewodność cieplna to zdolność materiału do przewodzenia energii cieplnej. Przewodność cieplna jest właściwością materiału. Przewodność cieplna jest właściwością obiektu. Najważniejszym prawem przewodnictwa cieplnego jest równanie przepływu ciepła. Równanie to mówi, że prędkość przepływu ciepła przez dany obiekt jest proporcjonalna do pola przekroju obiektu i gradientu temperatury. W postaci matematycznej można to zapisać jako dH/dt=kA(∆T)/l, gdzie k jest przewodnością cieplną, A jest polem poprzecznym, ∆T jest różnicą temperatur między dwoma końcami, a l jest długością obiektu. ∆T/l można określić jako gradient temperatury. Przewodność cieplną mierzy się w watach na kelwin na metr.
Jaka jest różnica między przewodnością cieplną a przewodnością elektryczną?
• W przewodnictwie cieplnym ciepło jest przenoszone przez drgania atomów wewnątrz materiału. W przewodzeniu elektrycznym same elektrony poruszają się, aby wytworzyć prąd.
• Większość przewodników termicznych to dobre przewodniki elektryczne. Zarówno przewodność cieplna, jak i przewodność elektryczna zależą od materiału.
• W przewodności cieplnej energia jest przenoszona, ale w przewodności elektrycznej przenoszone są elektrony.
