Sähköinen ja lämmönjohtavuus
Lämmönjohtavuus ja sähkönjohtavuus ovat aineen kaksi erittäin tärkeää fysikaalista ominaisuutta. Materiaalin lämmönjohtavuus kuvaa kuinka nopeasti materiaali voi johtaa lämpöenergiaa. Materiaalin sähkönjohtavuus kuvaa sähkövirtaa, joka syntyy tietyn potentiaalieron vuoksi. Molemmat näistä ominaisuuksista ovat hyvin karakterisoituja ja niillä on valtava määrä sovelluksia sellaisilla aloilla kuin sähköntuotanto ja -siirto, sähkötekniikka, elektroniikka, termodynamiikka ja lämpö sekä monilla muilla aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella mitä ovat lämmönjohtavuus ja sähkönjohtavuus, niiden määritelmät, samankaltaisuudet lämmönjohtavuuden ja sähkönjohtavuuden välillä, niiden sovellukset ja lopuksi ero lämmönjohtavuuden ja sähkönjohtavuuden välillä.
Sähkönjohtavuus
Komponentin vastus riippuu useista parametreista. Johtimen pituuden, johtimen pinnan ja johtimen materiaalin on mainittava jotkut. Materiaalin johtavuus voidaan määritellä lohkon johtavuudeksi, jonka yksikkömitat on valmistettu materiaalista. Materiaalin johtavuus on käänteinen resistiivisyys. Johtavuus on yleensä merkitty kreikkalaisella kirjaimella σ. SI-johtavuusyksikkö on siemens / metri. On huomattava, että johtavuus on nimenomaan materiaalin ominaisuus tietyssä lämpötilassa. Johtavuus tunnetaan myös spesifisenä johtavuutena. Komponentin johtavuus on yhtä suuri kuin materiaalin johtavuus kerrottuna materiaalin pinta-alalla jaettuna materiaalin pituudella. Kun johdat sähköä,materiaalin sisällä olevat elektronit siirtyvät suuremmasta potentiaalista pienempään potentiaaliin. Komponentin sähkönjohtavuus voidaan määritellä myös yksikköjänniteeroa kohti tuotetuksi virraksi. Johtavuus on kohteen ominaisuus, kun taas sähkönjohtavuus on materiaalin ominaisuus.
Lämmönjohtokyky
Lämmönjohtavuus on materiaalin kyky johtaa lämpöenergiaa. Lämmönjohtavuus on materiaalin ominaisuus. Lämmönjohtavuus on kohteen ominaisuus. Lämmönjohtavuuden takana oleva tärkein laki on lämmön virtausyhtälö. Tässä yhtälössä todetaan, että tietyn kohteen läpi kulkeva lämmön virtausnopeus on verrannollinen kohteen poikkileikkausalueeseen ja lämpötilagradienttiin. Matemaattisessa muodossa tämä voidaan kirjoittaa muodossa dH / dt = kA (∆T) / l, missä k on lämmönjohtavuus, A on poikkipinta-ala, ∆T on kahden pään välinen lämpötilaero ja l on pituus kohteen. ∆T / l voidaan kutsua lämpötilagradientiksi. Lämmönjohtavuus mitataan wattia / kelvini / metri.
Mitä eroa on lämmönjohtavuudella ja sähkönjohtavuudella?
• Lämmönjohtamisessa lämpö siirtyy materiaalin sisällä olevien atomien värähtelyllä. Sähkönjohtamisessa elektronit itse liikkuvat virran luomiseksi.
• Suurin osa lämmönjohtimista on hyviä sähkönjohtimia. Sekä lämmönjohtavuus että sähkönjohtavuus riippuvat materiaalista.
• Lämmönjohtavuudessa energia siirtyy, mutta sähkönjohtavuudessa elektronit.
