Elektrische vs. Wärmeleitfähigkeit
Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit sind zwei sehr wichtige physikalische Eigenschaften von Materie. Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials beschreibt, wie schnell das Material Wärmeenergie leiten kann. Die elektrische Leitfähigkeit eines Materials beschreibt den elektrischen Strom, der aufgrund einer gegebenen Potentialdifferenz auftritt. Diese beiden Eigenschaften sind gut charakterisiert und haben eine Vielzahl von Anwendungen in Bereichen wie Stromerzeugung und -übertragung, Elektrotechnik, Elektronik, Thermodynamik und Wärme sowie in vielen anderen Bereichen. In diesem Artikel werden wir diskutieren, was Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit sind, ihre Definitionen, Ähnlichkeiten zwischen Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit, ihre Anwendungen und schließlich den Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit.
Elektrische Leitfähigkeit
Der Widerstand eines Bauteils hängt von verschiedenen Parametern ab. Die Länge des Leiters, die Fläche des Leiters und das Material des Leiters sind nur einige zu nennen. Die Leitfähigkeit eines Materials kann als die Leitfähigkeit eines aus dem Material hergestellten Blocks mit Einheitsabmessungen definiert werden. Die Leitfähigkeit eines Materials ist der Kehrwert des spezifischen Widerstands. Die Leitfähigkeit wird üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben σ bezeichnet. Die SI-Einheit der Leitfähigkeit ist Siemens pro Meter. Es muss beachtet werden, dass die Leitfähigkeit bei einer gegebenen Temperatur speziell eine Eigenschaft des Materials ist. Die Leitfähigkeit wird auch als spezifischer Leitwert bezeichnet. Der Leitwert einer Komponente ist gleich der Leitfähigkeit des Materials multipliziert mit der Fläche des Materials dividiert durch die Länge des Materials. Beim Leiten von Elektrizität bewegen sich die Elektronen im Inneren des Materials von einem höheren Potential zu einem niedrigeren Potential. Der Leitwert eines Bauteils kann auch als der Strom definiert werden, der pro Einheit der Spannungsdifferenz erzeugt wird. Der Leitwert ist eine Eigenschaft des Objekts, während die elektrische Leitfähigkeit eine Eigenschaft des Materials ist.
Wärmeleitfähigkeit
Wärmeleitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Wärmeenergie zu leiten. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine Eigenschaft des Materials. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine Eigenschaft des Objekts. Das wichtigste Gesetz hinter der Wärmeleitfähigkeit ist die Wärmestromgleichung. Diese Gleichung besagt, dass die Wärmeflussrate durch ein gegebenes Objekt proportional zur Querschnittsfläche des Objekts und zum Temperaturgradienten ist. In mathematischer Form kann dies geschrieben werden als dH/dt=kA(∆T)/l, wobei k die Wärmeleitfähigkeit, A die Querschnittsfläche, ∆T die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Enden und l die Länge ist des Objekts. ∆T/l kann als Temperaturgradient bezeichnet werden. Die Wärmeleitfähigkeit wird in Watt pro Kelvin pro Meter gemessen.
Was ist der Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit?
• Bei der Wärmeleitung wird die Wärme durch die Schwingung von Atomen innerhalb des Materials übertragen. Bei der elektrischen Leitung bewegen sich die Elektronen selbst, um den Strom zu erzeugen.
• Die meisten Wärmeleiter sind gute elektrische Leiter. Sowohl die Wärmeleitfähigkeit als auch die elektrische Leitfähigkeit hängen vom Material ab.
• Bei der thermischen Leitfähigkeit wird Energie übertragen, aber bei der elektrischen Leitfähigkeit werden Elektronen übertragen.
