化学

金属は熱が伝わりやすいのはなぜ?

金属が熱くなりやすいのはなぜ?

陶器のコップだと熱湯を入れてすぐなら手で持つことができますが、金属製のコップだと熱くてもてませんよね?金属が熱を伝えやすいのは経験的に分かっていると思いますが、なぜ金属は熱を伝えやすいのはどうしてでしょうか?

金属の特徴と言ったら電気を通す?自由電子?

熱伝導性が高いのは金属ですが、逆に熱伝導性が低いものは紙や陶器、ゴムなどではないでしょうか?ところで、金属の特徴といえば「電気を通す」ですよね? 金属が電気を通しやすいのは金属が持つ自由電子があるためです。先程の熱伝導性が低いものは紙や陶器などで、これらは偶然か電気を通しにくい「絶縁体」が多いです。熱の伝えやすさも自由電子が関わっているのでしょうか?

熱伝導性の高さも自由電子が関与している

金属の熱伝導性が高さは自由電子が関与しています。

金属は電子が自由に動きまわています。金属を加熱すると加熱した部分の電子のエネルギーが高くなり、その高エネルギー電子が金属を移動していくために金属は熱伝導性が高いです。電気伝導性と熱伝導性の間には比例関係が見られます(ウィーデマン・フランツの法則)

実際に電気伝導性の高い元素として、銀、銅、金がありますが同様に熱伝導性も高いです。

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こめやん
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こめやんは理学博士です!化学の面白さと学ぶメリットを少しでも伝えるために日々頑張ります! ツイッターにて疑問点や依頼などを募集しています! 論文の和訳やレポートのチェックなどでもお気軽にお待ちしております

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