Είδη Διαγωγής

Η αγωγιμότητα, ή μεταφορά θερμότητας, προκύπτει από μικροσκοπικές συγκρούσεις σωματιδίων και την κίνηση των ηλεκτρονίων σε ένα αντικείμενο. Αυτή η μεταφορά θερμότητας λαμβάνει χώρα συνήθως σε τρεις καταστάσεις ύλης - στερεή, υγρή και πλάσμα.

Σε αυτό το άρθρο, θα διερευνήσουμε το θέμα της αγωγιμότητας και τους τύπους της, μαζί με μια λεπτομερή συζήτηση δύο βασικών τύπων αγωγιμότητας. Η συζήτηση θα περιλαμβάνει επίσης αρκετές σημαντικές σχετικές έννοιες που σίγουρα δεν πρέπει να χάσετε!

Τι είναι η Αγωγή;

Στη φυσική, η αγωγιμότητα είναι ένα από τα τρία εξέχοντα φαινόμενα που είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά θερμικής ενέργειας από το ένα μέρος στο άλλο. Δύο άλλες διαδικασίες είναι η ακτινοβολία και η μεταφορά. Σε αντίθεση με αυτές τις δύο διαδικασίες, η αγωγιμότητα αναφέρεται στη μεταφορά θερμικής ενέργειας από ένα άτομο ή μόριο σε ένα άλλο.

Εμφανίζεται συνήθως σε στερεά και υγρά όπου τα σωματίδια διατηρούνται πιο κοντά από το αέριο, όπου τα σωματίδια διατηρούνται χωριστά. Ωστόσο, δεν υπάρχει σημαντική αλλαγή στη θέση των μορίων καθώς λαμβάνει χώρα η διαδικασία αγωγής.

Επιπλέον, είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι ο ρυθμός μεταφοράς ενέργειας μέσω αγωγιμότητας είναι συγκριτικά υψηλότερος από τη διαφορά μεταξύ των ουσιών σε επαφή.

Παραδείγματα τύπων αγωγιμότητας περιλαμβάνουν τη λειτουργία ράβδων σιδήρου. Κάθε φορά που τοποθετείται πάνω από μια θερμαινόμενη επιφάνεια ή φωτιά για λίγα λεπτά, η θερμοκρασία της λαβής αυξάνεται.

Τι συμπεραίνουμε για αυτήν την αλλαγή;

Λοιπόν, αυτό που πραγματικά συμβαίνει εδώ είναι ότι η θερμότητα μεταφέρεται από την επάνω επιφάνεια στη λαβή κάτω λόγω της αγωγιμότητας κατά μήκος του μήκους της σιδερένιας ράβδου. Έτσι γίνεται η θέρμανση της σιδερένιας ράβδου.

Παροδική αγωγιμότητα ή μη σταθερή αγωγιμότητα

Όπως αναφέρεται από τον ίδιο τον όρο, παροδικό σημαίνει μη σταθερό. Έτσι, είναι ένας τύπος διαδικασίας αγωγής εάν η θερμοκρασία του σώματος ποικίλλει με το χρόνο και υπάρχουν λίγες απότομες αλλαγές στη θερμοκρασία της επιφάνειας. Μετά από μερικά διαστήματα, η θερμοκρασία συνήθως επιτυγχάνει ισορροπία (μπαίνει σε σταθερή κατάσταση).

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το σώμα βρίσκεται σε μια ασταθή ή παροδική κατάσταση καθώς η θερμοκρασία διαφέρει με το χρόνο. Αυτή η διαδικασία είναι αυτό που ονομάζουμε παροδική αγωγή ή μη σταθερή αγωγιμότητα.

Καθώς εξοικειωνόμαστε με την έννοια της μη σταθερής αγωγιμότητας, ας δούμε τον τύπο για τον υπολογισμό της συνολικής μεταφοράς θερμότητας μεταξύ ενός σώματος και του περιβάλλοντος σε μια δεδομένη περίοδο.

δίνεται από Q =m Cp [Tf – Ti] 

Μη παροδική αγωγή ή αγωγιμότητα σταθερής κατάστασης

Η μη παροδική αγωγιμότητα είναι ένας από τους τύπους αγωγιμότητας που συζητήσαμε σε προηγούμενες ενότητες. Αυτή η διαδικασία είναι ακριβώς το αντίθετο από αυτό που συζητήσαμε παραπάνω. Η μη παροδική ή σταθερή αγωγιμότητα εμφανίζεται όταν δεν υπάρχει σημαντική αλλαγή στη θερμοκρασία σε όλες τις θέσεις με το χρόνο. Αντιπροσωπεύεται μαθηματικά ως ∂t/∂τ =0, όπου καλύπτονται οι περισσότερες από τις πρακτικές εφαρμογές.

Στην περίπτωση της αγωγιμότητας σε σταθερή κατάσταση, όλες οι μερικές παράγωγοι της θερμοκρασίας είτε διατηρούνται σε 0 επίπεδα είτε σε μη μηδενικές τιμές, αλλά οποιαδήποτε παράγωγος θερμοκρασιών σχετικά με το χρόνο παραμένει σταθερή στο μηδέν. Σε περιπτώσεις εντόμων, η ποσότητα θερμότητας που εισέρχεται σε οποιαδήποτε περιοχή ενός αντικειμένου συνήθως δεν διαφέρει από την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται από αυτό. Έτσι, η θερμική ενέργεια παγιδεύεται σε αυτήν την περιοχή ανεξάρτητα από το αν η θερμοκρασία αυξάνεται ή πέφτει.

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα για να το καταλάβουμε αυτό. Ένα αντικείμενο μπορεί να είναι κρύο από το ένα άκρο και ζεστό από το άλλο. Αλλά μόλις επιτύχει την κατάσταση της αγωγιμότητας σταθερής κατάστασης, δεν θα υπάρξει σημαντική αλλαγή στην ειδική κλίση των θερμοκρασιών μαζί με το αντικείμενο καθώς περνά ο καιρός.

Σύγκριση – Αγωγή σταθερής κατάστασης έναντι αγωγιμότητας μη σταθερής κατάστασης

Τώρα που γνωρίζουμε τους τύπους αγωγιμότητας, ας κάνουμε μια συγκριτική ανάλυση και των δύο όρων για να κατανοήσουμε καλύτερα τις διαφορές μεταξύ τους.

Ακολουθούν μερικά σημεία διάκρισης μεταξύ των δύο όρων –

• Η πρώτη και πιο σημαντική διαφορά μεταξύ της αγωγιμότητας σε σταθερή κατάσταση και της αγωγιμότητας σε ασταθή κατάσταση είναι ότι η θερμοκρασία του αντικειμένου δεν αλλάζει το χρόνο στην περίπτωση της αγωγιμότητας σε σταθερή κατάσταση. Ωστόσο, η θερμοκρασία του αντικειμένου συνεχίζει να αλλάζει ανάλογα με τον χρόνο σε περίπτωση ασταθούς αγωγιμότητας.
• Στην περίπτωση της αγωγιμότητας σε μη σταθερή κατάσταση, η εμπειρία του αντικειμένου είναι η διάχυση θερμότητας, κάτι που δεν συμβαίνει στην αγωγιμότητα σταθερής κατάστασης.
• Δεν υπάρχει αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια του αντικειμένου στην περίπτωση της αγωγιμότητας σε σταθερή κατάσταση. Ωστόσο, η μετατόπιση της εσωτερικής ενέργειας ενός αντικειμένου δεν ισοδυναμεί με μηδέν στην περίπτωση αγωγιμότητας σε μη σταθερή κατάσταση.
• Στην περίπτωση της αγωγιμότητας σε σταθερή κατάσταση, η ενέργεια που εισέρχεται στο αντικείμενο ισούται με την ενέργεια που εξέρχεται από αυτό. Ωστόσο, στην περίπτωση της αγωγιμότητας μη σταθερής κατάστασης, δεν είναι ίση.

Συμπέρασμα

Συμπερασματικά, μπορούμε να πούμε ότι οι δύο τύποι αγωγιμότητας είναι η αγωγιμότητα μη σταθερής κατάστασης και η αγωγιμότητα σταθερής κατάστασης. Ενώ οι δύο κατηγορίες αγωγιμότητας της κεφαλής διαφοροποιούνται κυρίως με βάση το πώς αντιδρά η θερμοκρασία ως απόκριση στις αλλαγές του χρόνου, υπάρχουν αρκετές διαφορές ανάλογα με άλλους παράγοντες.

Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν τον τρόπο με τον οποίο σημειώνονται, τις αλλαγές στη θερμοκρασία καθώς αλλάζει ο χρόνος και την κατάσταση της ενέργειας καθώς εισέρχεται στο αντικείμενο και εξέρχεται. Με λίγα λόγια, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι καθώς μελετάμε τους τύπους σημειώσεων αγωγιμότητας, είναι επίσης εξίσου απαραίτητο να δούμε τη διαφορά μεταξύ των δύο τρόπων μεταφοράς θερμότητας.