Elektrische versus thermische geleidbaarheid
Thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid zijn twee zeer belangrijke fysische eigenschappen van materie. De thermische geleidbaarheid van een materiaal beschrijft hoe snel het materiaal thermische energie kan geleiden. De elektrische geleidbaarheid van een materiaal beschrijft de elektrische stroom die zal optreden als gevolg van een bepaald potentiaalverschil. Beide eigenschappen zijn goed gekarakteriseerd en hebben een groot aantal toepassingen op gebieden zoals energieopwekking en -transmissie, elektrotechniek, elektronica, thermodynamica en warmte en vele andere gebieden. In dit artikel gaan we bespreken wat thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid zijn, hun definities, overeenkomsten tussen thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid, hun toepassingen en tot slot het verschil tussen thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid.
Elektrische geleidbaarheid
De weerstand van een onderdeel hangt af van verschillende parameters. De lengte van de geleider, het oppervlak van de geleider en het materiaal van de geleider zijn om er maar een paar te noemen. De geleidbaarheid van een materiaal kan worden gedefinieerd als de geleidbaarheid van een blok met eenheidsafmetingen gemaakt van het materiaal. De geleidbaarheid van een materiaal is het omgekeerde van de soortelijke weerstand. Geleidbaarheid wordt meestal aangeduid met de Griekse letter σ. De SI-eenheid van geleidbaarheid is siemens per meter. Opgemerkt moet worden dat geleidbaarheid specifiek een eigenschap van het materiaal is bij een bepaalde temperatuur. De geleidbaarheid wordt ook wel specifieke geleidbaarheid genoemd. De geleidbaarheid van een component is gelijk aan de geleidbaarheid van het materiaal vermenigvuldigd met de oppervlakte van het materiaal gedeeld door de lengte van het materiaal. Bij het geleiden van elektriciteit bewegen de elektronen in het materiaal van een hoger potentieel naar een lager potentieel. De geleidbaarheid van een component kan ook worden gedefinieerd als de stroom die wordt gegenereerd per eenheid spanningsverschil. De geleidbaarheid is een eigenschap van het object, terwijl elektrische geleidbaarheid een eigenschap van het materiaal is.
Thermische geleidbaarheid
Thermische geleidbaarheid is het vermogen van een materiaal om thermische energie te geleiden. De thermische geleidbaarheid is een eigenschap van het materiaal. De thermische geleidbaarheid is een eigenschap van het object. De belangrijkste wet achter thermische geleidbaarheid is de warmtestroomvergelijking. Deze vergelijking stelt dat de snelheid van de warmtestroom door een bepaald object evenredig is met het oppervlak van de doorsnede van het object en de temperatuurgradiënt. In een wiskundige vorm kan dit worden geschreven als dH/dt=kA(∆T)/l, waarbij k de thermische geleidbaarheid is, A het dwarsoppervlak is, ∆T het temperatuurverschil tussen de twee uiteinden is en l de lengte is van het voorwerp. ∆T/l kan worden aangeduid als temperatuurgradiënt. De thermische geleidbaarheid wordt gemeten in watt per kelvin per meter.
Wat is het verschil tussen thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid?
• Bij thermische geleiding wordt de warmte overgedragen door de oscillatie van atomen in het materiaal. Bij elektrische geleiding bewegen de elektronen zelf om de stroom te creëren.
• De meeste thermische geleiders zijn goede elektrische geleiders. Zowel de thermische geleidbaarheid als de elektrische geleidbaarheid zijn afhankelijk van het materiaal.
• Bij thermische geleidbaarheid wordt energie overgedragen, maar bij elektrische geleidbaarheid worden elektronen overgedragen.
