Κατανόηση ηλεκτρικών, θερμικών και ηχητικών αγωγών

Στην επιστήμη, α αγωγός είναι ένα υλικό που επιτρέπει ροή ενέργειας. Ένα υλικό που επιτρέπει τη ροή φορτισμένων σωματιδίων είναι ένας ηλεκτρικός αγωγός. Ένα υλικό που επιτρέπει τη μεταφορά θερμικής ενέργειας είναι ένας θερμικός αγωγός ή ένας αγωγός θερμότητας. Αν και η ηλεκτρική αγωγιμότητα και η θερμική αγωγιμότητα είναι πιο συνηθισμένες, μπορούν να μεταφερθούν και άλλα είδη ενέργειας. Για παράδειγμα, ένα υλικό που επιτρέπει τη διέλευση του ήχου είναι ένας ηχητικός (ακουστικός) αγωγός (η ηχητική αγωγιμότητα σχετίζεται με τη ροή υγρών στη μηχανική).

Ενώ ένας αγωγός μεταδίδει ενέργεια, ένας μονωτής επιβραδύνει ή σταματά το πέρασμα του. Ορισμένα υλικά μπορούν να είναι ταυτόχρονα ένας αγωγός και ένας μονωτήρας για διαφορετικές μορφές ενέργειας. Για παράδειγμα, τα περισσότερα τα διαμάντια εκπέμπουν θερμότητα εξαιρετικά καλά, όμως είναι ηλεκτρικοί μονωτήρες. Τα μέταλλα μεταδίδουν θερμότητα, ηλεκτρισμό και ήχο.

Οι ηλεκτρικοί αγωγοί μεταδίδουν ηλεκτρικό φορτίο σε μία ή περισσότερες κατευθύνσεις. Οποιοδήποτε φορτισμένο σωματίδιο μπορεί να μεταδοθεί, όμως, επειδή τα ηλεκτρόνια περιβάλλουν τα άτομα, ενώ τα πρωτόνια συνήθως συνδέονται μέσα στον πυρήνα, είναι πολύ πιο κοινό για τα ηλεκτρόνια να κινούνται από τα πρωτόνια. Είτε θετική είτε αρνητική χρέωση

Το πόσο καλά ένα δεδομένο υλικό επιτρέπει τη ροή φορτίου εξαρτάται όχι μόνο από τη σύνθεσή του αλλά και από τις διαστάσεις του. Ένα παχύ καλώδιο χαλκού είναι καλύτερο αγωγό από ένα λεπτό. ένα σύντομο σύρμα διεξάγει καλύτερο από ένα μακρύ. Αντιτάσσεται η αντίθεση στη ροή φόρτισης ηλεκτρική αντίσταση. Τα περισσότερα μέταλλα είναι ηλεκτρικοί αγωγοί.

Μερικά παραδείγματα εξαιρετικών ηλεκτρικών αγωγών είναι:

• Ασήμι
• Χρυσός
• Χαλκός
• Θαλασσινό νερό
• Ατσάλι
• Γραφίτης

Παραδείγματα ηλεκτρικών μονωτών περιλαμβάνουν:

• Ποτήρι
• Τα περισσότερα πλαστικά
• Καθαρό νερό

Τα περισσότερα μέταλλα είναι επίσης εξαιρετικοί θερμικοί αγωγοί. Η θερμική αγωγιμότητα είναι η μεταφορά θερμότητας. Αυτό συμβαίνει όταν αποκτήσουν υποατομικά σωματίδια, άτομα ή μόρια κινητική ενέργεια και συγκρούονται μεταξύ τους.

Η θερμική αγωγιμότητα κινείται πάντοτε προς την κατεύθυνση της υψηλότερης έως χαμηλότερης θερμότητας (ζεστό προς το κρύο) και εξαρτάται όχι μόνο από τη φύση του υλικού αλλά και από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ τους. Αν και η θερμική αγωγιμότητα συμβαίνει σε όλες τις καταστάσεις της ύλης, είναι μεγαλύτερη στα στερεά, επειδή τα σωματίδια συσκευάζονται πιο κοντά από ότι σε υγρά ή αέρια.

Παραδείγματα καλών θερμικών αγωγών περιλαμβάνουν:

• Ατσάλι
• Ερμής
• Σκυρόδεμα
• Γρανίτης

Παραδείγματα θερμικών μονωτών περιλαμβάνουν:

• Μαλλί
• Μετάξι
• Τα περισσότερα πλαστικά
• Μόνωση
• Φτερά
• Αέρας
• Νερό

Η μετάδοση του ήχου μέσω ενός υλικού εξαρτάται από την πυκνότητα του θέματος, διότι τα ηχητικά κύματα απαιτούν τη διέλευση ενός μέσου. Έτσι, οι ουσίες υψηλότερης πυκνότητας είναι καλύτεροι ηχητικοί αγωγοί από τα υλικά χαμηλής πυκνότητας. Ένα κενό δεν μπορεί να μεταφέρει καθόλου τον ήχο.

Παραδείγματα καλών ηχητικών αγωγών περιλαμβάνουν:

• Οδηγω
• Ατσάλι
• Σκυρόδεμα

Παραδείγματα κακών ηχητικών αγωγών θα είναι:

• Φτερά
• Αέρας
• Χαρτόνι