質問: 金属(導体)の熱伝導が半導体や絶縁体より良い理由について質問です。 金属(導体)の熱伝導が半導体や絶縁体より良い理由について質問です。 物理物性に基づく観点で考察しています。 いろいろな文献を調べると、金属の熱伝導が半導体や絶縁体より大きい理由は 熱を加えたとき金属の原子が振動し、自由電子がぶつかることで この振動している原子のエネルギーが自由電子に移り、この自由電子が 別の原子にぶつかることでその原子にエネルギーを伝えるというのが熱伝導で、 半導体や絶縁体は自由電子がないので金属のほうが大きいから、という解釈です。 しかし、熱伝導は自由電子だけではないと思います。 なぜならば、自由電子だけに依存するなら半導体や絶縁体は熱を伝えません。 しかし、現実には半導体も絶縁体も熱を伝えます。 なぜでしょうか? 愚考してみると、金属の場合は自由電子のほうが大きいウェイトを占めているから気づかないが、 それぞれの原子をつないでいる格子?のようなものが振動することで さもバネのように熱を伝えるので、自由に動ける自由電子より遅いのではないか。 と、思いつきました。 実際はどうなんでしょうか?
回答: おっしゃる通り、不良導体も熱を伝えそれはいわゆる「格子緩和」という方法で行われます。 非結晶のものもありますが、簡単のため結晶に限って述べると、原子-原子間距離が変わる振動のかたちで起こります。 ただ、その速度は電子を媒体とする金属に比べ圧倒的に小さいのです。