التوصيل الحراري (أو التوصيل الحراري) هو نقل الطاقة من مادة أكثر دفئًا إلى مادة أكثر برودة من خلال الاتصال المباشر ، مثل شخص يلمس مقبض مقلاة معدنية ساخنة.
التوصيل الكهربائي هو نقل الجزيئات المشحونة كهربائيًا من خلال وسيط ، مثل الكهرباء التي تنتقل عبر خطوط الكهرباء في منزلك.
التوصيل الصوتي (أو التوصيل الصوتي) هو نقل الموجات الصوتية من خلال وسيط ، مثل الاهتزازات من الموسيقى الصاخبة التي تمر عبر الحائط.
تسمى المادة التي توفر التوصيل الجيد الموصل ، في حين تسمى المادة التي توفر التوصيل الجيد عازلًا.
على سبيل المثال ، إذا تم تسخين قضيب حديدي في نهاية واحدة ، كما هو موضح في الصورة أعلاه ، يتم فهم الحرارة ماديًا على أنها اهتزاز ذرات الحديد الفردية داخل القضبان. تهتز الذرات الموجودة على الجانب الأكثر برودة من الشريط بأقل طاقة. عندما تهتز الجزيئات النشيطة ، تتلامس مع ذرات الحديد المجاورة وتنقل بعض طاقتها إلى تلك الذرات الحديدية الأخرى. بمرور الوقت ، يفقد الطرف الساخن من الشريط الطاقة ، ويكسب الطرف البارد من الشريط الطاقة ، حتى يصبح الشريط بأكمله بنفس درجة الحرارة. هذه هي الحالة المعروفة باسم التوازن الحراري.
عند التفكير في نقل الحرارة ، فإن المثال أعلاه يفتقد إلى نقطة مهمة واحدة: شريط الحديد ليس نظامًا معزولًا. بمعنى آخر ، لا يتم نقل كل الطاقة من ذرة الحديد المسخن عن طريق التوصيل إلى ذرات الحديد المجاورة. ما لم يتم تعليقه بواسطة عازل في غرفة مفرغة ، يكون القضيب الحديدي أيضًا على اتصال جسدي بطاولة أو سندان أو أي شيء آخر ، كما أنه على اتصال بالهواء المحيط به. عندما تتلامس جزيئات الهواء مع العارضة ، فإنها أيضًا ستكتسب الطاقة وتحملها بعيدًا عن العارضة (رغم ببطء ، لأن الموصلية الحرارية للهواء غير المتحرك صغيرة جدًا). يكون الشريط ساخنًا جدًا لدرجة أنه يتوهج ، مما يعني أنه يشع بعضًا من طاقته الحرارية في شكل ضوء. هذه طريقة أخرى تفقد بها الذرات الاهتزازية الطاقة. في حالة تركه لوحده ، سيبرد الشريط في النهاية ويصل إلى التوازن الحراري بالهواء المحيط.
بعض المواد ، عندما يتم تبريدها إلى الصفر المطلق تقريبًا ، تفقد كل المقاومة الكهربائية وتسمح لتدفق التيار الكهربائي من خلالها دون فقدان الطاقة. وتسمى هذه المواد الموصلات الفائقة.
التوصيل الكهربائي هو نقل الجزيئات المشحونة كهربائيًا من خلال وسيط ، مثل الكهرباء التي تنتقل عبر خطوط الكهرباء في منزلك.
التوصيل الصوتي (أو التوصيل الصوتي) هو نقل الموجات الصوتية من خلال وسيط ، مثل الاهتزازات من الموسيقى الصاخبة التي تمر عبر الحائط.
تسمى المادة التي توفر التوصيل الجيد الموصل ، في حين تسمى المادة التي توفر التوصيل الجيد عازلًا.
توصيل الحرارة
يمكن فهم التوصيل الحراري ، على المستوى الذري ، حيث تقوم الجسيمات بنقل الطاقة الحرارية فعليًا عندما تتلامس جسديًا مع الجسيمات المجاورة. هذا مشابه لتفسير الحرارة من خلال النظرية الحركية للغازات ، على الرغم من أن نقل الحرارة داخل الغاز أو السائل يشار إليه عادة باسم الحمل الحراري. يُطلق على معدل نقل الحرارة بمرور الوقت تيار الحرارة ، ويتم تحديده بواسطة التوصيل الحراري للمادة ، وهي كمية تشير إلى سهولة إجراء الحرارة داخل المادة.على سبيل المثال ، إذا تم تسخين قضيب حديدي في نهاية واحدة ، كما هو موضح في الصورة أعلاه ، يتم فهم الحرارة ماديًا على أنها اهتزاز ذرات الحديد الفردية داخل القضبان. تهتز الذرات الموجودة على الجانب الأكثر برودة من الشريط بأقل طاقة. عندما تهتز الجزيئات النشيطة ، تتلامس مع ذرات الحديد المجاورة وتنقل بعض طاقتها إلى تلك الذرات الحديدية الأخرى. بمرور الوقت ، يفقد الطرف الساخن من الشريط الطاقة ، ويكسب الطرف البارد من الشريط الطاقة ، حتى يصبح الشريط بأكمله بنفس درجة الحرارة. هذه هي الحالة المعروفة باسم التوازن الحراري.
عند التفكير في نقل الحرارة ، فإن المثال أعلاه يفتقد إلى نقطة مهمة واحدة: شريط الحديد ليس نظامًا معزولًا. بمعنى آخر ، لا يتم نقل كل الطاقة من ذرة الحديد المسخن عن طريق التوصيل إلى ذرات الحديد المجاورة. ما لم يتم تعليقه بواسطة عازل في غرفة مفرغة ، يكون القضيب الحديدي أيضًا على اتصال جسدي بطاولة أو سندان أو أي شيء آخر ، كما أنه على اتصال بالهواء المحيط به. عندما تتلامس جزيئات الهواء مع العارضة ، فإنها أيضًا ستكتسب الطاقة وتحملها بعيدًا عن العارضة (رغم ببطء ، لأن الموصلية الحرارية للهواء غير المتحرك صغيرة جدًا). يكون الشريط ساخنًا جدًا لدرجة أنه يتوهج ، مما يعني أنه يشع بعضًا من طاقته الحرارية في شكل ضوء. هذه طريقة أخرى تفقد بها الذرات الاهتزازية الطاقة. في حالة تركه لوحده ، سيبرد الشريط في النهاية ويصل إلى التوازن الحراري بالهواء المحيط.
التوصيل الكهربائي
يحدث التوصيل الكهربائي عندما تسمح المادة للتيار الكهربائي بالمرور عبره. يعتمد ما إذا كان ذلك ممكنًا على البنية الفيزيائية لكيفية ربط الإلكترونات داخل المادة ومدى سهولة ذراتها في إطلاق واحد أو أكثر من الإلكترونات الخارجية إلى الذرات المجاورة. تسمى الدرجة التي تمنع بها المادة توصيل التيار الكهربائي المقاومة الكهربائية للمادة.بعض المواد ، عندما يتم تبريدها إلى الصفر المطلق تقريبًا ، تفقد كل المقاومة الكهربائية وتسمح لتدفق التيار الكهربائي من خلالها دون فقدان الطاقة. وتسمى هذه المواد الموصلات الفائقة.