Comprensione dei conduttori elettrici, termici e sonori

Nella scienza, un conduttore è un materiale che consente un flusso di energia. Un materiale che consente il flusso di particelle cariche è un conduttore elettrico. Un materiale che consente il trasferimento di energia termica è un conduttore termico o un conduttore di calore. Sebbene la conduttività elettrica e la conducibilità termica siano più comuni, altri tipi di energia possono essere trasferiti. Ad esempio, un materiale che consente il passaggio del suono è un conduttore sonoro (acustico) (la conduttanza sonora si riferisce al flusso di fluido in ingegneria).

Conduttore vs. isolante

Mentre un conduttore trasmette energia, un isolante rallenta o interrompe il suo passaggio. Alcuni materiali possono essere contemporaneamente un conduttore e un isolante per diverse forme di energia. Ad esempio, la maggior parte dei diamanti conduce il calore eccezionalmente bene, eppure sono isolanti elettrici. I metalli conducono calore, elettricità e suono.

Conduttori elettrici

I conduttori elettrici trasmettono la carica elettrica in una o più direzioni. Qualsiasi particella carica può essere trasmessa, tuttavia, poiché gli elettroni circondano gli atomi, mentre i protoni sono generalmente legati all'interno del nucleo, è molto più comune che gli elettroni si muovano rispetto ai protoni. Anche gli ioni caricati positivi o negativi possono trasferire la carica, come nell'acqua di mare. Le particelle subatomiche cariche possono anche spostarsi attraverso determinati materiali.

La capacità di un determinato materiale di consentire il flusso di carica dipende non solo dalla sua composizione ma anche dalle sue dimensioni. Un filo di rame spesso è un conduttore migliore di uno sottile; un filo corto conduce meglio di uno lungo. L'opposizione al flusso di carica si chiama resistenza elettrica. La maggior parte dei metalli sono conduttori elettrici.

Alcuni esempi di eccellenti conduttori elettrici sono:

• Argento
• Oro
• Rame
• L'acqua di mare
• Acciaio
• Grafite

Esempi di isolatori elettrici includono:

• Bicchiere
• La maggior parte delle materie plastiche
• Acqua pura

Conduttori termici

La maggior parte dei metalli sono anche eccellenti conduttori termici. La conduttività termica è il trasferimento di calore. Ciò si verifica quando particelle subatomiche, atomi o molecole acquisiscono energia cinetica e si scontrano tra loro.

La conduzione termica si sposta sempre nella direzione del calore dal più alto al più basso (da caldo a freddo) e dipende non solo dalla natura del materiale, ma anche dalla differenza di temperatura tra di loro. Sebbene la conduttività termica si verifichi in tutti gli stati della materia, è più grande nei solidi perché le particelle sono imballate più strettamente insieme rispetto a liquidi o gas. 

Esempi di buoni conduttori termici includono:

• Acciaio
• Mercurio
• Calcestruzzo
• Granito

Esempi di isolanti termici includono:

• Lana
• Seta
• La maggior parte delle materie plastiche
• Isolamento
• piume
• Aria
• acqua

Conduttori del suono

La trasmissione del suono attraverso un materiale dipende dalla densità della materia perché le onde sonore richiedono un mezzo per viaggiare. Pertanto, le sostanze a densità più elevata sono conduttori del suono migliori rispetto ai materiali a bassa densità. Un vuoto non può affatto trasferire il suono.

Esempi di buoni conduttori del suono includono:

• Condurre
• Acciaio
• Calcestruzzo

Esempi di cattivi conduttori del suono sarebbero:

• piume
• Aria
• Cartone