conducție
informații cheie & rezumat
- conducerea este transferul de energie de la un atom la altul prin contact direct
- există trei tipuri principale de conducere: Conducerea Ionică, conducerea electrică și conducerea termică
- solidele sunt cei mai eficienți conductori, gazele fiind cele mai grave – aceasta este se datorează faptului că particulele sunt mult mai apropiate între ele
ce este conducerea?
conducerea este definită ca transferul de energie de la un atom la altul prin contact direct – aceasta poate fi fie prin conducție Ionică, conducție electrică sau conducție termică. Conducerea poate apărea în solide, lichide și gaze – solidele se comportă cel mai eficient, deoarece moleculele sunt mult mai apropiate decât în alte stări, așa cum se arată în imaginea de mai jos.
particulele dintr-un solid se află într-o poziție relativ fixă, iar legăturile dintre ele sunt foarte puternice. Aceasta înseamnă că conducerea energiei de la o particulă la alta este cea mai eficientă în această formă.
particulele dintr-un lichid nu au o poziție fixă și astfel legăturile dintre ele nu sunt la fel de puternice. Acest lucru face lichide conductori săraci.
particulele dintr-un gaz sunt mult mai depărtate, ceea ce înseamnă că transferul de energie este foarte ineficient. Prin urmare, sunt dirijori foarte săraci.
conducerea Ionică
conducerea Ionică este definită ca mișcarea unui ion de la un ‘situs’ la altul. Acest lucru este posibil prin ‘defecte’ în structura de zăbrele a unui solid sau a unei soluții apoase – aceste defecte permit ionilor să se miște într-un câmp electric. După cum puteți vedea în imaginea de mai jos, există un ‘post vacant’ care permite ionilor să se miște.
anumite solide posedă o conductivitate Ionică foarte ridicată, care este utilă în electronica în stare solidă, cum ar fi computerele și telefoanele mobile. Este, de asemenea, un proces util atât în bateriile normale, cât și în cele reîncărcabile și în celulele de combustibil.
sărurile ionice pot fi, de asemenea, dizolvate în soluție, ceea ce permite apoi curgerea unui curent electric. În acest caz, ionii sunt atât încărcați electric, cât și mobili, făcându-i purtători de încărcare buni. Sărurile solide nu conduc electricitatea, deoarece pur și simplu nu au purtători de încărcare care să fie mobili.
conducție electrică
în metale, conductivitatea electrică se poate întâmpla ca urmare a mișcării particulelor încărcate electric. Atomii de metal au toți electroni de valență – aceștia sunt electroni care se găsesc în învelișul exterior al fiecărui atom, dar sunt liberi să se miște în întreaga structură. Mișcarea acestor electroni liberi este ceea ce permite metalului să conducă un curent electric. Când sunt liberi să se miște, sunt denumiți delocalizați. Fără influență externă, se mișcă aleatoriu în întreaga structură.
un potențial electric poate fi aplicat unui metal, de obicei de la o baterie, și va forma un circuit electric. Acest lucru provoacă o derivă netă de electroni care curge în jurul circuitului. Cu cât este mai mare acest potențial electric, cu atât va fi mai mare fluxul de electroni.
un metal coordonat cu 12 este unul în care atomii sunt atât de strâns împachetați încât există cât mai mulți atomi care umple spațiul disponibil. Această configurație înseamnă că fiecare atom din structură va atinge alți 12 atomi în spațiul 3D. Imaginile de mai jos arată cum un anumit atom va avea alte 6 atingându – l în același strat, 3 în stratul de mai sus și 3 în stratul de mai jos-acest lucru dă un total de 12, de unde și numele.
o altă configurație este metalul coordonat cu 8, care se găsește cel mai adesea în Grupa 1 a tabelului Periodic. Acestea sunt ambalate mai puțin strâns împreună și, ca atare, fiecare atom atinge doar 8 altele în spațiul 3D.
Semiconductori există, de asemenea. Acestea sunt substanțe în care conductivitatea se încadrează undeva între un conductor și un izolator, cum ar fi siliciul și carbonul. În starea lor naturală, sunt conductori relativ slabi, dar pot fi supuși dopajului – acesta este un proces în care impuritățile sunt adăugate unui semiconductor. Un semiconductor care a fost dopat este apoi numit un semiconductor extrinsec care conduce electricitatea mult mai bine decât un semiconductor standard.
conducerea termică
conducerea termică (uneori numită și conducere termică) apare atunci când particulele în mișcare rapidă interacționează cu particulele vecine, transferând astfel o porțiune din energia lor cinetică. Acest proces se întâmplă din regiuni cu o temperatură mai ridicată în regiuni cu o temperatură mai scăzută. Există 4 lucruri principale care afectează rata la care se desfășoară căldura:
- diferența de temperatură dintre cele două regiuni
- ‘lungimea’ regiunii
- aria secțiunii transversale a regiunii
- Materialul procesul are loc în
solidele metalice conduc căldura cel mai bine, în timp ce gazele conduc căldura cel mai rău. Acest lucru se datorează particulelor dintr-o ființă solidă aflată într-o proximitate atât de apropiată încât o coliziune și, astfel, transferul de energie termică, este incredibil de probabilă. Sunt conductori termici buni din exact aceleași motive pentru care sunt conductori electrici buni. Din acest motiv, cu cât densitatea solidului este mai mare, cu atât va conduce mai bine energia termică.
este important să ne amintim că energia este transferată de la o particulă la alta și nu există o mișcare generală a particulelor în acest proces.
