A vezetőképesség az energiaátvitelre vonatkozik az egymással érintkező részecskék mozgatásával. A fizikában a "vezetőképesség" szót a viselkedés három különböző típusának leírására használják, amelyeket az átadott energia típusa határoz meg:
- Hővezetés (vagy hővezetés) az energia átadása a melegebb anyagból a hidegebb anyaghoz közvetlen érintkezés útján, például amikor valaki megérinti a forró fém serpenyő fogantyúját.
- Elektromos vezetőképesség az elektromosan töltött részecskék átvitele egy közegen keresztül, például a ház tápvezetékein áthaladó villamos energiára.
- Hangvezetés (vagy akusztikus vezetés): a hanghullámok átvitele egy közegen keresztül, például a falon áthaladó hangos zene vibrációi.
Egy olyan anyagot, amely jó vezetőképességet biztosít, a karmester, míg egy olyan anyagot, amely rossz vezetést biztosít, egy szigetelő.
Hővezetés
A hővezetés atomszinten úgy értelmezhető, hogy a részecskék fizikailag továbbítják a hőenergiát, amikor fizikai érintkezésbe kerülnek a szomszédos részecskékkel. Ez hasonló a hő magyarázatához
a gázok kinetikai elmélete, bár a hőátadást gázon vagy folyadékon belül általában konvekciónak nevezik. A hőátadási sebességet idővel nevezzük hőáram, és azt az anyag hővezető képessége határozza meg, egy olyan mennyiség, amely megmutatja az anyag hővezetésének könnyedségét.Például, ha egy vasrúdot az egyik végén hevítünk, amint az a fenti képen látható, akkor a hőt fizikailag a rudakon belüli egyes vasatomok rezgéseként értjük. Az oszlop hűtött oldalán lévő atomok kevesebb energiával rezegnek. Amint az energetikai részecskék rezegnek, érintkezésbe kerülnek szomszédos vas-atomokkal, és energiájuk egy részét átadják az említett többi vas-atomnak. Idővel a rúd meleg vége elveszíti az energiát, a rúd hűv vége pedig energiát nyer, amíg az egész rúd azonos hőmérsékletet nem mutat. Ez egy állapot, amelyet termikus egyensúlynak hívunk.
A hőátadás mérlegelésekor azonban a fenti példa hiányzik egy fontos szempontból: a vasruda nem izolált rendszer. Más szavakkal: a hevített vasatomból származó összes energia nem vezet átvezetéssel a szomszédos vasatomokba. Ha a vákuumkamrában egy szigetelő nem tartja, akkor a vasruda szintén be van helyezve fizikai érintkezés egy asztallal, üllővel vagy más tárgyakkal, valamint a levegővel is körül. Amint a levegő részecskék érintkezésbe kerülnek a rudakkal, ők is energiát vesznek és elviszik a rúdról (bár lassan, mert a mozgó levegő hővezető képessége nagyon kicsi). A rudazat olyan meleg, hogy izzó, ami azt jelenti, hogy hőenergia egy részét fény formájában sugározza. Ez egy másik módja annak, hogy a vibráló atomok energiát veszítsenek. Ha egyedül hagyja, akkor a rudat végül lehűti, és a környező levegővel eléri a termikus egyensúlyt.
Elektromos vezetés
Elektromos vezetés akkor fordul elő, amikor egy anyag lehetővé teszi, hogy az elektromos áram áthaladjon rajta. Hogy ez lehetséges - az az elektronok fizikai szerkezetétől függ, hogyan kötődnek az elektronok a anyag és az atomok milyen könnyedén bocsáthatják ki egy vagy több külső elektronukat a szomszédságba atomok. Az anyag elektromos ellenállásának nevezzük, hogy az anyag milyen mértékben gátolja az elektromos áramvezetést.
Bizonyos anyagok majdnem 40 ° C-ra hűtve abszolút nulla, elveszíti az összes elektromos ellenállást, és hagyja, hogy az elektromos áram átáramoljon rajta energiavesztés nélkül. Ezeket az anyagokat hívják szupravezetők.
Hangvezetés
A hangot fizikailag rezgések hozzák létre, tehát ez valószínűleg a vezetés legszembetűnőbb példája. A hang az anyag, a folyadék vagy a gáz atomjainak rezgését okozza, és továbbítja vagy továbbítja a hangot az anyagon keresztül. A hangszigetelő anyag olyan anyag, amelynek egyes atomjai nem könnyedén rezegnek, így ideális a hangszigeteléshez.