Fysiikan johtamisen määritelmä

Johtavuus tarkoittaa energian siirtymistä toistensa kanssa kosketuksessa olevien hiukkasten liikkeen kautta. Fysiikassa sanaa "johtavuus" kuvataan kolmea erityyppistä käyttäytymistä, jotka määritellään siirrettävän energian tyypillä:

• Lämmönjohtavuus (tai lämmönjohtavuus) on energian siirtämistä lämpimämmästä aineesta kylmempään aineeseen suoran kosketuksen kautta, esimerkiksi jonkun koskettaessa kuumien metallien paistinpannua.
• Sähkönjohtavuus on sähköisesti varautuneiden hiukkasten siirto väliaineen, kuten esimerkiksi talosi sähköjohtojen kautta kulkevan sähkön, läpi.
• Äänenjohtavuus (tai akustinen johtavuus) on ääniaaltojen siirtäminen väliaineen, kuten seinämän läpi kulkevan voimakkaan musiikin värähtelyjen kautta.

Materiaalia, joka tarjoaa hyvän johtavuuden, kutsutaan a: ksi kapellimestari, kun taas materiaalia, joka tarjoaa heikon johtavuuden, kutsutaan eriste.

Lämmönjohtavuudella voidaan ymmärtää atomitasolla hiukkasina, jotka siirtävät fyysisesti lämpöenergiaa joutuessaan fyysiseen kosketukseen naapurihiukkasten kanssa. Tämä on samanlainen kuin lämmön selitys

Esimerkiksi, jos silitysrautaa lämmitetään yhdessä päässä, kuten yllä olevassa kuvassa esitetään, lämpöä tarkoitetaan fyysisesti tankojen sisällä olevien yksittäisten rauta-atomien värähtelynä. Palkin viileämmällä puolella olevat atomit värähtelevät vähemmän energiaa. Kun energiapartikkelit värähtelevät, ne joutuvat kosketukseen vierekkäisten rauta-atomien kanssa ja antavat osan energiasta näille muille rauta-atomeille. Ajan myötä palkin kuuma pää menettää energiaa ja palkin viileä pää saa energiaa, kunnes koko palkki on sama lämpötila. Tämä on tila, joka tunnetaan termisenä tasapainona.

Kuitenkin, kun otetaan huomioon lämmönsiirto, yllä olevasta esimerkistä puuttuu yksi tärkeä seikka: rautapala ei ole erillinen järjestelmä. Toisin sanoen, kaikki lämmitetyn rauta-atomin energiaa ei siirretä johtamalla vierekkäisiin rauta-atomeihin. Ellei sitä pidätellä eristeellä tyhjiökammiossa, myös rautanko on sisällä fyysinen kosketus pöydän, alasin tai muun esineen kanssa, ja se on myös kosketuksissa ilman kanssa sen ympärillä. Kun ilmahiukkaset ovat kosketuksissa tankoon, myös ne saavat energiaa ja kuljettavat sen pois tangosta (tosin hitaasti, koska liikkumattoman ilman lämmönjohtavuus on hyvin pieni). Tanko on myös niin kuuma, että se hehkuu, mikä tarkoittaa, että se säteilee osan lämpöenergiastaan ​​valon muodossa. Tämä on toinen tapa, jolla värisevät atomit menettävät energiaa. Jos palkki jätetään yksin, baari lopulta jäähtyy ja saavuttaa lämpötasapainon ympäröivän ilman kanssa.

Sähkönjohtavuus tapahtuu, kun materiaali pääsee sähkövirran kulkemaan sen läpi. Onko tämä mahdollista, riippuu fysikaalisesta rakenteesta, kuinka elektronit sitoutuvat materiaalista ja kuinka helposti atomit voivat vapauttaa yhden tai useamman ulkoelektroninsa vierekkäin atomia. Astetta, johon materiaali estää sähkövirran johtamista, kutsutaan materiaalin sähkövastukseksi.

Tietyt materiaalit, kun ne jäähdytetään lähes absoluuttinen nolla, menettävät kaiken sähköisen vastuksen ja antavat sähkövirran virtata niiden läpi ilman energiahäviötä. Näitä materiaaleja kutsutaan suprajohteet.

Ääni luodaan fyysisesti värähtelyjen kautta, joten se on ehkä selvin esimerkki johtavuudesta. Ääni saa materiaalin, nesteen tai kaasun atomit värisemään ja lähettämään tai johtamaan äänen materiaalin läpi. Äänieristin on materiaali, jonka yksittäiset atomit eivät värise helposti, joten se soveltuu erinomaisesti äänieristykseen.