Ηλεκτρική έναντι θερμικής αγωγιμότητας
Η θερμική αγωγιμότητα και η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι δύο πολύ σημαντικές φυσικές ιδιότητες της ύλης. Η θερμική αγωγιμότητα ενός υλικού περιγράφει πόσο γρήγορα το υλικό μπορεί να μεταφέρει θερμική ενέργεια. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός υλικού περιγράφει το ηλεκτρικό ρεύμα που θα συμβεί λόγω μιας δεδομένης διαφοράς δυναμικού. Και οι δύο αυτές ιδιότητες χαρακτηρίζονται καλά και έχουν τεράστιο αριθμό εφαρμογών σε τομείς όπως η παραγωγή και μετάδοση ενέργειας, η ηλεκτρική μηχανική, η ηλεκτρονική, η θερμοδυναμική και η θερμότητα και πολλοί άλλοι τομείς. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι η θερμική αγωγιμότητα και η ηλεκτρική αγωγιμότητα, οι ορισμοί τους, οι ομοιότητες μεταξύ θερμικής αγωγιμότητας και ηλεκτρικής αγωγιμότητας, οι εφαρμογές τους και τέλος η διαφορά μεταξύ θερμικής αγωγιμότητας και ηλεκτρικής αγωγιμότητας.
Ηλεκτρική αγωγιμότητα
Η αντίσταση ενός εξαρτήματος εξαρτάται από διάφορες παραμέτρους. Το μήκος του αγωγού, η περιοχή του αγωγού και το υλικό του αγωγού πρέπει να αναφέρουμε μερικά. Η αγωγιμότητα ενός υλικού μπορεί να οριστεί ως η αγωγιμότητα ενός μπλοκ που έχει μοναδιαίες διαστάσεις κατασκευασμένο από το υλικό. Η αγωγιμότητα ενός υλικού είναι το αντίστροφο της ειδικής αντίστασης. Η αγωγιμότητα συνήθως υποδηλώνεται με το ελληνικό γράμμα σ. Η μονάδα αγωγιμότητας SI είναι siemens ανά μέτρο. Πρέπει να σημειωθεί ότι η αγωγιμότητα είναι ειδικά μια ιδιότητα του υλικού σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Η αγωγιμότητα είναι επίσης γνωστή ως ειδική αγωγιμότητα. Η αγωγιμότητα ενός συστατικού είναι ίση με την αγωγιμότητα του υλικού πολλαπλασιαζόμενη με το εμβαδόν του υλικού διαιρούμενο με το μήκος του υλικού. Κατά την αγωγή του ηλεκτρισμού, τα ηλεκτρόνια μέσα στο υλικό μετακινούνται από ένα υψηλότερο δυναμικό σε ένα χαμηλότερο δυναμικό. Η αγωγιμότητα ενός εξαρτήματος μπορεί επίσης να οριστεί ως το ρεύμα που παράγεται ανά μονάδα διαφοράς τάσης. Η αγωγιμότητα είναι μια ιδιότητα του αντικειμένου ενώ η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι μια ιδιότητα του υλικού.
Θερμική αγωγιμότητα
Θερμική αγωγιμότητα είναι η ικανότητα ενός υλικού να μεταφέρει τη θερμική ενέργεια. Η θερμική αγωγιμότητα είναι ιδιότητα του υλικού. Η θερμική αγωγιμότητα είναι ιδιότητα του αντικειμένου. Ο πιο σημαντικός νόμος πίσω από τη θερμική αγωγιμότητα είναι η εξίσωση ροής θερμότητας. Αυτή η εξίσωση δηλώνει ότι ο ρυθμός ροής θερμότητας μέσω ενός δεδομένου αντικειμένου είναι ανάλογος με το εμβαδόν της διατομής του αντικειμένου και τη βαθμίδα θερμοκρασίας. Σε μια μαθηματική μορφή, αυτό μπορεί να γραφτεί ως dH/dt=kA(∆T)/l, όπου k είναι η θερμική αγωγιμότητα, A είναι η εγκάρσια περιοχή, ΔT είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο άκρων και l είναι το μήκος του αντικειμένου. Το ΔT/l μπορεί να ονομαστεί ως διαβάθμιση θερμοκρασίας. Η θερμική αγωγιμότητα μετριέται σε watt ανά Kelvin ανά μέτρο.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της θερμικής αγωγιμότητας και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας;
• Στη θερμική αγωγιμότητα, η θερμότητα μεταφέρεται από την ταλάντωση των ατόμων μέσα στο υλικό. Στην ηλεκτρική αγωγιμότητα, τα ίδια τα ηλεκτρόνια κινούνται για να δημιουργήσουν το ρεύμα.
• Οι περισσότεροι από τους θερμικούς αγωγούς είναι καλοί ηλεκτρικοί αγωγοί. Τόσο η θερμική αγωγιμότητα όσο και η ηλεκτρική αγωγιμότητα εξαρτώνται από το υλικό.
• Στη θερμική αγωγιμότητα, η ενέργεια μεταφέρεται, αλλά στην ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταφέρονται ηλεκτρόνια.
