什么是传导?

传导是指通过彼此接触的粒子的运动来传递能量。在物理学中,单词"conduct"用于描述三种不同类型的行为,这些行为由被转移的能量类型定义:

  • 热传导(或热传导)是通过直接接触将能量从较热的物质转移到较冷的物质,例如有人触摸热金属滑道的手柄。
  • 电传导是带电粒子通过介质的转移,例如穿过家中电力线的电力。
  • 声音传导(或声音传导)是声波通过介质的传递,例如大声音乐穿过墙壁的振动。

提供良好导电性的材料称为导体,而提供不良导电性的材料称为绝缘子

热传导

在原子水平上,热传导可以理解为当粒子与相邻粒子物理接触时物理传递热能。这类似于气体动力学理论对热量的解释,尽管气体或液体内的热量传递通常被称为对流。随着时间的推移传热速率被称为热流,并且它由材料的导热率决定,该量表示在材料内传导热量的安全教育常识容易程度。

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例如,如果在一端加热铁棒,如上图所示,热量在物理上被理解为棒内各个铁原子的振动。棒的较冷侧的原子以较少的能量振动。当高能粒子振动时,它们与相邻的铁原子接触,并将一些能量传递给其他原子铁原子。随着时间的推移,棒的热端失去能量,棒的冷端获得能量,直到整个棒的温度相同。这是一种称为热平衡的状态。

然而,在考虑传热时,上面的例子缺少一个重点:铁棒不是一个孤立的系统。换句话说,并非来自加热的铁原子的所有能量都通过传导转移到相邻的铁原子中。除非它被真空室中的绝缘体悬挂,否则铁棒也与桌子或砧座或其他物体物理接触,并且它也与周围的空气接触。当空气颗粒与棒接触时,它们也会获得能量并将其从棒中带走(尽管缓慢,因为未调节空气的导热性非常小)。该棒也非常热以至于发光,这意味着它以光的形式辐射其一些热能。这是振动原子失去能量的另一种方式。如果单独放置,杆将最终冷却并与周围空气达到热平衡。

电导

当材料允许电流通过它时发生电传导。这是否可能取决于电子如何在材料内结合的物理结构以及原子如何容易地将一个或多个外部电子释放到相邻原子。材料抑制电流传导的程度称为材料电阻。

当冷却到几乎**零时,某些材料会失去所有电阻,并允许电流流过它们而不会损失能量。这些材料被称为超级导体。

声音传导

声音是由振动物理产生的,所以它可能是最明显的美国传导的例子。声音使材料,液体或气体中的原子振动并通过材料传输或传导声音。声波绝缘体是一种单个原子不易振动的材料,非常适合用于隔音。