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Titolo: Conduttore elettrico e conduttore termico

Salve a tutti,
ho un dubbio sul quale vorrei chiedere il vostro parere. Io ho sempre
ritenuto valida l'equivalenza buon conduttore elettrico=buon
conduttore termico. Vedi i metalli. Ora non ne sono più convinto: vedi
la ceramica. Detto in maniera "grezza", la conduzione elettrica
avviene per via del movimento ordinato di elettroni se questi sono
sottoposti ad un campo elettrico esterno. Quindi condizione necessaria
per la generazione di corrente e che gli elettroni che vi partecipano
siano liberi di muoversi. Considero il fenomeno della conduzione
termica: questa è generata (correggetemi dove sbaglio) dai fononi,
ovvero da quanti di moto vibrazionale dovuti alle oscillazioni degli
atomi del reticolo del solido. Quindi nel primo caso la causa sono gli
elettroni, nel secondo gli atomi del reticolo. Da qui mi sorge un
ulteriore dubbio: come si trasporta il calore da un corpo all'altro?
Esempio: come fa un metallo a riscaldare l'aria circostante? Mi sono
dato una mezza risposta (quando le oscillazioni degli atomi decadono,
viene emessa una radiazione associata e quindi il fonone si
"trasforma" in fotone), ma non so se è corretta. E quindi vero che un
buon conduttore elettrico è anche un buon conduttore termico o questa
relazione non è sempre valida? Perchè?
grazie

 grazie
 
Uno forse degli esempi piu' eclatanti di materiali che confutano la
regola e' il diamante: ottimo isolante elettrico ed ottimo conduttore
termico.
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_resistivity_and_conductivity
 
http://it.wikipedia.org/wiki/Conducibilit%C3%A0_termica
 
 
 
--
cometa_luminosa

 grazie
 

 "trasforma" in fotone),
 
Ecco, vedi?
Lo dici qui tu stesso: basta aggiungere che l'eccitazioe (prima del
decadimanto) è sempre dovuta a fotoni di calore.
 
Poichè qui vedo che si parla anche del diamante, a proposito della
bassa velocità dei fotoni della frequenza del calore nel corpo
termicamente conduttore, osserverei (ma forse non c'entra nulla) che
il diamante, ottimo conduttore di calore, è il materiale con il più
alto indice di rifrazione (la luce vi viaggia a velocità circa
dimezzata).
 
Luciano Buggio
http://www.lucianobuggio.altervista.org
 

 sarebbero veramente bassi.
Infatti, ed e' per questo che l'aria resta fredda, mentre tu che
ricevi la radiazione ti puoi anche scottare.
 
 
-- 
Elio Fabri

 
http://www.lucianobuggio.altervista.org
 
 

cometa_luminosa scriveva il 12/12/2011 :

Ma non è un esempio contrario alla "regola" che dice lionelgreenstreet, 
mi sembra che lui non dica che un buon conduttore termico è anche un 
buon conduttore elettrico, bensì il contrario, il diamante non è un 
buon conduttore elettrico (se puro) quindi non gli si applica a priori 
la regola ipotizzata.
 
Per contro la conducibilità termica di origine elettronica sarà sempre 
elevata in un conduttore elettrico con un livello di conducibilità di 
tipo metallico, se questa conducibilità può essere attribuita alla 
densità elettronica, piuttosto che ad elevato cammino libero medio. 
Quindi nella gran parte dei casi un conduttore con una conducibilità 
elettrica di tipo ordinario e di tenore metallico condurrà quanto meno 
discretamente. Le eccezioni possono venire da cammini liberi medi molto 
alti a fronte di una densità degli stati di conduzione non troppo 
nutrita.
 
Sull'inverso invece non c'è affatto da aspettarsi che una buona 
conduzione termica fononica abbia a favorire in alcun modo la 
conduzione elettrica.
 
 Eventuali eccezioni sono da cercare fra i materiali a conduzione 
"confinata 2d, 1d", come fra i materiali adatti alla superconduzione ad 
alta temperatura (per analogi meccanismi), possono esistere rarissimi 
materiali non metallici con proprietà elettriche di conduzione 
sorprendentemente valide, ma che sono pessimi conduttori termici. Il 
più comune è la grafite: conduce elettricamente non troppo meno del 
mercurio, e quasi quanto una lega cromo-nickel (ottimo conduttore 
termico) ma pessimo conduttore termico.
 

 rame ed argento, molto famosi.
 
Per sapere se un materiale è un buon conduttore termico o un isolante,
basta toccarlo con una mano: se lo sento freddo è un buon conduttore;
pensa alla sensazione toccando il legno ed il ferro.
Ciò vuol dire che nell'isolante il calore della mano non si propaga,
ma resta iniziamente  in superficie (ciò che avverto - nessuna
sensazioene di calore - è la temperatura della mia mano).
Se tocco ferro invece il calore si propaga velocente e non resta
inizialmente tutto sulla superficie. se continuo a tenere la mano a
contatto dopo un po non lo sento pù freddo.
 
Limitiamoci al buon conduttore metallico.
 
1) il tempo che ci vuole perchè io cominci a non sentirlo più freddo
dipende dal  volume  del corpo metallico  (con un volume idealmente
infinito continuerò a sentirlo sempre freddo)?
2) E' stata misurata la velocità con cui il calore si propaga nel
ferro?
3) E' stata misurata la velocità con cui il calore si propaga nel
diamante?
 
Ciao.
 
Luciano Buggio
http://www.lucianobuggio.altervista.org
 

 termico) ma pessimo conduttore termico.
 
Probabilmente un'altro caso e' questo:
http://it.wikipedia.org/wiki/Polimeri_conduttori
 
http://tinyurl.com/7kowhgk
   (pag. 14 di questo pdf)
 
dico "probabilmente" perche' ad intuito credo che la conducibilita'
termica sia bassa.

 diamante?
 
anche. Il dato l'ha già postato Elio Fabri.
A T.A. è molto superiore al rame e all'argento, i migliori 
tra i metalli.
 
Non capisco tanto bene dove vorresti andare a parare ...
ciao
Soviet


 inesistente come tale ?
 
Forse la IR sì.
Ma non può essere che la IR, eccitando gli atomi, ha indotto
radiazione di calore a freqeunze anche più basse, e che questi fotoni,
magari col meccanismo dello scattering, per cui si rinnovano
continuamente, continuino a propagarsi "lentamente e disordinatamente"
dentro il corpo, con coefficiente di assorbimento pressochè nullo,
magari con difficoltà ad uscirne (determinando così irraggiamento) per
via di una qualche barriera di potenziale al confine del corpo stesso?
Lo escludi categoricamnte?
 
Per quanto riguarda questa barriera, due cose, a ruota libera.
 
1) - Il coeffienete di riflessione interna nei materiali
trasparenti(da mezzo più denso a mezzo meno denso, o vuoto) è per la
luce maggiore di quello della riflesione esterna (da mezzo meno denso,
o vuoto, a mezzo più denso): mi pare di ricordare che questa
differenza sia notevole nel diamante (nel quale peraltro
l'assorbimento è quasi nullo e la velocità di propgazione della luce
dimezzata).
Ciò significa che il corpo è più capace di "assorbire " (nel senso di
incamerare) che di "emettere" ciò che ha assorbito.
 
2) - Nella forforescenza la luce ricevuta ha frequenza mediamente
maggiore di quella riemessa (come IR rispetto ai fotoni di calore
mobilitati come da me ipotizzato sopra), e ci vogliono dei minuti,
dopo aver spento la sorgente luminosa esterna, perchè la madonnina
forforescene cessi di emettere, come se i fotoni di luce verdina
facessero molti tentativi, sbattendo contro una barriera superficiale,
prima di poter uscire.
 
Tra parentesi, vent'anni fa circa ho fatto degli esperimenti con la
madonnina, ed ho trovato, tra l'altro, che, una volta cessata
l'emissine, mettendo la statuina a scaldarsi in una padella fino al
rammollimento, essa riprende ad emettere, nel buio della cucina, fino
ad esaurimento dell'emissione, dopo un minuto o giù di lì. Spento il
fuoco e fatta raffredare, sempre al buio, e  riacceso poi il fuoco
fino a farla di nuovo rifondere, non emette più.
Bisogna ricaricarla alla luce (usavo un filtro blu - carta di
caramella) per ritornare al punto di partenza.


 caramella) per ritornare al punto di partenza.
 
Questo non me lo so spiegare : ï¿œ possibile che ci siano 
alcune conformazioni atomiche del solido particolarmente 
resistenti al decadimento, tali che la loro fosforescenza 
sarebbe piï¿œ lunga (non voglio arrivare a dire che ci siano 
dei quantum dots naturali :-), e scaldandole modifichi 
quell'intorno che stabilizzava il sistema.
Cmq un elettrone con spin invertito non tornerï¿œ mai a casa 
(nell'orbitale iniziale) fin tanto che non lo inverta 
nuovamente, ergo ï¿œ energia effettivamente "immagazzinata".
 
L'unico altro caso di direct long term light-storage ï¿œ nella 
ISOMERIZZAZIONE di legami. So che stanno studiando delle 
plastiche contenenti un pigmento rosso, derivato 
dall'AZOBENZENE, che esiste in due conformazioni (cis di 
alta energia e trans di bassa energia) cineticamente 
isolabili. Assorbendo luce opportuna le molecole trans 
passano a cis, e poi in assenza di cause scatenanti (che non 
ricordo) restano tali. Ma se indotte ad isomerizzarsi, 
restituiscono l'energia acquisita. Anche le opsine della 
visione fanno quello scherzo, ma decadono da sole 
rapidamente e non restano congelate ad alta energia : 
avremmo una fotocamera invece di una cinepresa, e non ci 
servirebbe a un cazzo :-)
 
ciao
Soviet


 termica sia bassa.
 
Si da alcuni  polimeri opportunamente cristallizzati con elevato grado 
di ordine, di purezza, di sottigliezza mi aspetto che possano fornire 
vari tipi di eccezioni, proprio per le ragioni dimensionali che dicevo 
prima. Però in genere nei polimeri dominano i legami di tipo carbonio 
quindi il top reference rimane proprio la grafite ed i nanotubi per il 
caso unidimensionale, le catene facilmente si ingarbugliano e 
peggiorano la conducibilità pratica ottenibile rispetto al caso ideale. 
Del resto se prendi la grafite e mescoli la conducibilità trasversa, 
planare con quella assiale, i risultati peggiorano di molto.
 
Nello specifico, nel link che hai riportato  mi sembra che nessuno dei 
materiali giunga a conducibilità di tipo metallico, tutt'al più 
arrivano al livello dei semiconduttori dopati, quindi tre ordini di 
grandezza meno della grafite e dei peggiori metalli.
 


 
I tuoi post sono sempre miniere di preziosi.
Rimpiango solo che normalmente riesco a pescarci poco perché 
ho delle reti scadenti.
Ma nello specifico ho trovato illuminante la descrizione dei 
sistemi unidirezionali, sotto aspetti che ignoravo (pur da 
appassionato delle fibre varie), indi ti ringrazio
ciao
Soviet
 
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