varmeledning

Varmeledningen foregår ved at bevegelsesenergi overføres mellom partiklene (atomene eller molekylene) i stoffet. I metaller er det lett bevegelige elektroner, og derfor er metaller gode ledere for både elektrisitet og varme. I elektriske isolatorer er ikke elektronene lett bevegelige, så her foregår transport av varme ved hjelp av fononer. Noen elektriske isolatorer tillater en så effektiv transport av fononer at de er bedre varmeledere enn metallene. Et eksempel på dette er diamant, som er en elektrisk isolator, men samtidig et av de beste varmeledende materialene vi kjenner.

Dersom varmeledningen er diffus, slik at elektronene eller fononene kolliderer hyppig på sin vei gjennom materialet, kan man beskrive varmeledningen ved hjelp av Fourierloven. Denne loven er gyldig for de fleste materialer og temperaturforskjeller man møter til vanlig. Varmeledningen gjennom et stoff kan måles og angis som stoffets varmeledningsevne eller termiske konduktivitet. Den defineres som varmefluks gjennom stoffet dividert med temperaturfallet per lengdeenhet, og har enhet W/(K·m), altså watt per kelvin·meter.

Varmeledning spiller en viktig rolle i en rekke naturfenomener, men er også svært viktig i tekniske konstruksjoner. For eksempel er det i kalde strøk ofte viktig at bygninger er bygget med materialer og geometrier slik at varme ikke ledes ut av bygningen.

I gassturbiner utsettes gjerne overflaten for varme gasser som holder tusenvis av grader, og for å unngå smelting kan man bruke dekklag av oksider som er dårlige varmeledere.

I mikroelektronikk er det svært viktig å lede varmen bort fra de elektriske kretsene for å unngå overoppheting, så her bruker man gode varmeledere som kobber til den oppgaven.

Gasser og væsker er som regel dårlige varmeledere. Imidlertid kan gass- og væskedeler lett flytte seg på grunn av ytre krefter, som for eksempel dersom de får forskjellig oppdrift når de har forskjellig temperatur. Dette kalles konveksjon, og er mer stofftransport enn egentlig varmetransport, men bidrar likevel til at energi forflyttes raskere enn ved ren varmeledning.

Porøse stoffer som tøy, snø, tre, glassvatt og steinull er også dårlige varmeledere, mest fordi det er stillestående luft i porene.

• varme
• varmeisolering
• Fourierloven
• varmeledningsevne
• elektroner
• fononer