Kas yra šilumos laidumas?

Šilumos laidumas reiškia šiluminės energijos perdavimą dėl skirtingos temperatūros objekto. Kad šiluminė energija būtų perduodama naudojant laidumą, objektas kaip visuma neturėtų judėti. Šiluminė energija visada pereina iš didesnės koncentracijos į mažesnę, ty iš karštos į šaltą. Todėl, jei viena objekto dalis yra karšta, šiluma per šilumos laidumą pereis į vėsesnę to objekto dalį. Šilumos laidumas taip pat įvyks, jei vienas kitą liečia du skirtingi skirtingos temperatūros objektai.

Didelę šiluminę energiją turinčio objekto dalelės, tokios kaip atomai ir molekulės, judės greičiau nei objekto, kurio šiluminė energija maža. Kai dalelės kaitinamos, jos gali judėti ir susitrenkti viena į kitą, taip perduodamos energiją. Daugelio kietųjų medžiagų atveju dalelės vibruoja greičiau, todėl aplinkinės dalelės vibruoja. Perduodant šiluminę energiją, greičiau judančios dalelės sulėtės, todėl taps vėsesnės, o lėčiau judančios dalelės judės greičiau, todėl taps šiltesnės. Tai tęsis tol, kol objektas pasieks šiluminę pusiausvyrą.

Šilumos laidumo pavyzdys yra metalinis puodas ant viryklės. Šilumos šaltinio dalelės judės ir perduos šiluminę energiją metalo dalelėms, todėl jos judės greičiau. Kai dalelės puode juda greičiau, puodas tampa šiltesnis. Be to, puode esančios dalelės perduos šilumą maistui ar skysčiui puode. Taip maistas iškeps arba skystis užvirs.

Greitis, kuriuo objektas perduoda šilumą laidumu, vadinamas šilumos laidumu. Mažo laidumo objektas šilumą perduos lėčiau nei didelio laidumo objektas. Štai kodėl kai kurios medžiagos yra naudojamos kaip izoliatoriai, o kitos naudojamos gaminant maistą. Apskritai kietosios medžiagos yra geresni šilumos laidininkai nei skysčiai ir dujos. Be to, metalai paprastai yra geresni šilumos laidininkai nei nemetalinės medžiagos.

Šilumos laidumas, kurį sukelia judantys elektronai, yra efektyvesnis nei laidumas, kurį sukelia vibracija. Metalai yra tokie geri šilumos ir elektros laidininkai, nes juose yra daug elektronų, kurie gali judėti. Tačiau elektronai paprastai nenueina labai toli, kai praleidžia šiluminę energiją, bet susiduria su kitais netoliese esančiais elektronais ir perduoda šiluminę energiją jiems, kurie gali susidurti ir perduoti šiluminę energiją į kitus šalia jų esančius elektronus. Rezultatas – efektyvus energijos perdavimo būdas, suteikiantis tokioms medžiagoms didelį šilumos laidumą.