Conduzione

Per Informazioni & Sommario

• la Conduzione è il trasferimento di energia da un atomo all’altro attraverso il contatto diretto
• Ci sono tre tipi principali di conduzione: conduzione ionica, di conduzione elettrica, e la conduzione termica
• Solidi sono i più efficienti conduttori, con i gas di essere il peggiore di questo è perché le particelle sono molto più vicino insieme

che Cosa è la conduzione?

La conduzione è definita come il trasferimento di energia da un atomo all’altro attraverso il contatto diretto – questo può avvenire attraverso la conduzione ionica, la conduzione elettrica o la conduzione del calore. La conduzione può verificarsi in solidi, liquidi e gas – i solidi conducono in modo più efficiente perché le molecole sono molto più vicine che in altri stati, come mostrato nell’immagine qui sotto.

Le particelle in un solido si trovano in una posizione relativamente fissa e i legami tra loro sono molto forti. Ciò significa che la conduzione di energia da una particella all’altra è più efficiente in questa forma.

Le particelle in un liquido non hanno una posizione fissa e quindi i legami tra loro non sono così forti. Questo rende i liquidi poveri conduttori.

Le particelle in un gas sono molto più distanti, il che significa che il trasferimento di energia è molto inefficiente. Sono quindi conduttori molto poveri.

Conduzione ionica

La conduzione ionica è definita come il movimento di uno ion da un “sito” a un altro. Questo è possibile attraverso ‘difetti’ nella struttura reticolare di un solido o di una soluzione acquosa-questi difetti permettono agli ioni di muoversi in un campo elettrico. Come puoi vedere nell’immagine qui sotto, c’è un ‘posto vacante’ che consente agli ioni di muoversi.

Alcuni solidi possiedono una conduttività ionica molto elevata, utile nell’elettronica a stato solido come computer e telefoni cellulari. È anche un processo utile in batterie normali e ricaricabili e celle a combustibile.

I sali ionici possono anche essere sciolti in soluzione, che consente quindi il flusso di una corrente elettrica. In questo caso, gli ioni sono sia carichi elettricamente che mobili, rendendoli buoni portatori di carica. I sali solidi non conducono elettricità perché semplicemente non hanno alcun vettore di carica mobile.

Conduzione elettrica

Nei metalli, la conduttività elettrica può verificarsi a causa del movimento di particelle cariche elettricamente. Gli atomi di metallo hanno tutti elettroni di valenza-questi sono elettroni che si trovano nel guscio esterno di ciascun atomo, ma sono “liberi” di muoversi in tutta la struttura. Il movimento di questi elettroni liberi è ciò che consente al metallo di condurre una corrente elettrica. Quando sono liberi di muoversi, vengono definiti delocalizzati. Senza influenza esterna, si muovono casualmente in tutta la struttura.

Un potenziale elettrico può essere applicato a un metallo, di solito da una batteria, e formerà un circuito elettrico. Ciò provoca una deriva netta di elettroni che scorre attorno al circuito. Più alto è questo potenziale elettrico, maggiore sarà il flusso di elettroni.

Un metallo coordinato a 12 è quello in cui gli atomi sono così strettamente imballati che ci sono quanti più atomi possibili che riempiono lo spazio disponibile. Questa configurazione significa che ogni atomo nella struttura toccherà altri 12 atomi nello spazio 3D. Le immagini qui sotto mostrano come un particolare atomo avrà altri 6 che lo toccano nello stesso livello, 3 nel livello sopra e 3 nel livello sotto – questo dà un totale di 12, da cui il nome.

Un’altra configurazione è il metallo coordinato a 8, che si trova più spesso nel Gruppo 1 della tavola periodica. Questi sono imballati meno strettamente insieme e, come tale, ogni atomo tocca solo altri 8 nello spazio 3D.

Esistono anche semiconduttori. Queste sono sostanze in cui la conduttività cade da qualche parte tra un conduttore e un isolante, come silicio e carbonio. Nel loro stato naturale, sono conduttori relativamente poveri ma possono essere soggetti a “doping” – questo è un processo in cui le impurità vengono aggiunte a un semiconduttore. Un semiconduttore che è stato drogato viene quindi chiamato un semiconduttore estrinseco che conduce l’elettricità molto meglio di un semiconduttore standard.

Conduzione termica

La conduzione termica (a volte chiamata anche conduzione di calore) si verifica quando le particelle in rapido movimento interagiscono con le particelle vicine, trasferendo così una parte della loro energia cinetica. Questo processo avviene da regioni con una temperatura più alta a regioni di una temperatura più bassa. Ci sono 4 cose principali che influenzano la velocità con cui viene condotto il calore:

1. La differenza di temperatura tra le due regioni
2. La “lunghezza” della regione
3. L’area della sezione trasversale della regione
4. Il materiale è in corso il processo in

Metallizzato solidi condurre il calore i migliori, mentre i gas di condurre il calore il peggio. Ciò è dovuto alle particelle in un essere solido in tale prossimità che una collisione, e quindi il trasferimento di energia termica, è incredibilmente probabile. Sono buoni conduttori termici per esattamente le stesse ragioni sono buoni conduttori elettrici. È per questo motivo che maggiore è la densità del solido, migliore sarà l’energia termica.

È importante ricordare che l’energia viene trasferita da una particella all’altra e non vi è alcun movimento generale di particelle nel processo.