電気伝導:
* 遊離電子: 金属では、一部の電子は原子にゆるく結合され、材料全体で自由に移動できます。これらは「遊離電子」と呼ばれます。電圧が印加されると、これらの遊離電子は電界によって加速され、特定の方向に移動し、電流が作成されます。
* ドリフト速度: 遊離電子の動きは瞬間的ではありません。彼らは金属内の原子と衝突し、それらを遅くします。特定の方向に移動する平均速度は、ドリフト速度と呼ばれます。
* 抵抗: 電子の流れに対する材料の抵抗は、遊離電子の数、温度、材料の構造などの因子によって決定されます。
熱伝導:
* 振動: すべての材料で、原子は常に振動しています。 1つの原子がより激しく振動すると、衝突を通じて隣接する原子にエネルギーを伝達し、さらに多くの振動を引き起こします。このエネルギーの移動は熱伝導です。
* 自由電子の役割: 金属では、遊離電子も熱伝導に大きく寄与します。彼らは原子から振動エネルギーを吸収し、動き回ることにより材料の他の部分に伝達することができます。
* 良い導体: 金属は多くの遊離電子を持ち、効率的なエネルギー伝達を可能にするため、熱の良好な導体です。
重要な違い:
* メカニズム: 電気伝導には、電界の影響下での自由電子の直接的な動きが含まれますが、熱伝導には原子の振動によるエネルギーの移動が含まれます。
* 方向: 電流は特定の方向に流れますが、熱は任意の方向に流れます。
* エネルギー伝達: 電気伝導には電気エネルギーの移動が含まれますが、熱伝導には熱エネルギーの移動が含まれます。
要約:
* 電気伝導の電子: 自由電子は電界の下で特定の方向に移動し、電流を作成します。
* 熱伝導中の電子: 遊離電子は、原子から振動エネルギーを吸収して伝達し、熱伝達に寄与します。
電気伝導と熱伝導の両方は、材料の電子の特性に依存していますが、メカニズムとその役割は異なります。