Opredelitev prevodnosti v fiziki

Kondukcija se nanaša na prenos energije s premikanjem delcev, ki so med seboj v stiku. V fiziki se beseda "prevodnost" uporablja za opis treh različnih vrst vedenja, ki jih opredeljuje vrsta prenosa energije:

• Toplotna prevodnost (ali toplotna prevodnost) je prenos energije iz toplejše snovi v hladnejšo z neposrednim stikom, na primer, če se kdo dotakne ročaja vroče kovinske posode.
• Električna prevodnost je prenos električno napolnjenih delcev skozi medij, na primer elektrika, ki potuje po daljnovodih v vaši hiši.
• Zvočna prevodnost (ali zvočna prevodnost) je prenos zvočnih valov skozi medij, kot so vibracije od glasne glasbe, ki poteka skozi steno.

Material, ki zagotavlja dobro prevodnost, se imenuje a dirigent, medtem ko se material, ki zagotavlja slabo prevodnost, imenuje an izolator.

Toplotno prevodnost lahko na atomski ravni razumemo kot delce, ki fizično prenašajo toplotno energijo, ko pridejo v fizični stik s sosednjimi delci. To je podobno razlagi toplote s strani kinetična teorija plinov

Če se na primer segreje železna palica na enem koncu, kot je prikazano na zgornji sliki, se toplota fizično razume kot vibracija posameznih železovih atomov znotraj palic. Atomi na hladnejši strani droga vibrirajo z manj energije. Ko energijski delci vibrirajo, pridejo v stik s sosednjimi atomi železa in oddajo del svoje energije tistim drugim atomom železa. Sčasoma vroči konec palice izgubi energijo, hladni konec palice pa pridobi energijo, dokler celotna bar ne doseže enake temperature. To je stanje, znano kot toplotno ravnovesje.

Pri obravnavanju prenosa toplote pa v zgornjem primeru manjka ena pomembna točka: železna palica ni izoliran sistem. Z drugimi besedami, se vsa energija iz segretega atoma železa ne prenese s prevodnostjo v sosednje atome železa. Če je izolator izoliran v vakuumski komori, je nameščena tudi železna palica fizični stik s mizo ali nakovnikom ali drugim predmetom in je tudi v stiku z zrakom okoli njega. Ko bodo delci zraka prišli v stik s palico, bodo tudi oni pridobili energijo in jo odnesli stran od palice (čeprav počasi, ker je toplotna prevodnost negibljivega zraka zelo majhna). Bar je tudi tako vroč, da žare, kar pomeni, da del svoje toplotne energije oddaja v obliki svetlobe. To je še en način, ko vibrirajoči atomi izgubljajo energijo. Če ga pustimo pri miru, se bo bar sčasoma ohladil in dosegel toplotno ravnovesje z okoliškim zrakom.

Električna prevodnost se zgodi, ko material prepušča električni tok skozi njo. Ali je to mogoče, je odvisno od fizične strukture povezave elektronov znotraj materiala in kako lahko atomi sprostijo enega ali več svojih zunanjih elektronov v sosednje atomi. Stopnja, do katere material zavira prevod električnega toka, se imenuje električni upor materiala.

Določeni materiali, ko se skoraj ohladijo absolutna nič, izgubijo ves električni upor in pustijo, da skozi njih teče električni tok brez izgube energije. Ti materiali se imenujejo superprevodniki.

Zvok fizično ustvarjajo vibracije, zato je morda najbolj očiten primer prevodnosti. Zvok povzroči, da atomi v materialu, tekočini ali plinu vibrirajo in prenašajo ali prenašajo zvok skozi material. Zvočni izolator je material, katerega posamezni atomi ne zlahka vibrirajo, zato je idealen za uporabo pri zvočni izolaciji.