A hővezetés (kondukció)

A hővezetés (kondukció)

A hővezetés (kondukció) 7246 Link

Hővezetésről akkor beszélünk, amikor az anyag részecskéi (atomok, molekulák) csak a szomszédos részecskéket meglökdösve adják tovább az energiát (a mozgási energiát), vagyis a saját méretüknél nagyobb távolságra nem nagyon mozdulnak el, tehát nem "saját maguk" szállítják, viszok el messzire az energiát, hanem mindig csak a közvetlen szomszédaiknak adját át:

Hőmozgás, azaz atomi, molekuláris szintű rezgés, forgás mindig elkerülhetetlenül jelen van az anyagokban, ezért minden anyagban zajlik hővezetés (szilárd, folyékony, gáz).

Szilárd anyagokban a 3 hőátadási mód közül általában a hővezetés a legjelentősebb. Folyadékoknál és gázoknál a hőáramlás súlya általában jóval nagyobb jelentőségű, mint a másik két hőátadási mód.

Szilárd anyagokban a hővezetés és az elektromos vezetés "kéz a kézben jár", vagyis a jó elektromos vezető anyagok (fémek) egyúttal jó hővezetők is, és fordítva. Ennek oka, hogy a fémekben delokalizált (szabad) elektronok vannak. \(T\) hőmérsékleten egy részecske egy szabadsági fokára

\[\epsilon=\frac{1}{2}kT\]

átlagos mozgási energia jut. Az elektronok esetében, mivel sok ezerszer kisebb tömegűek, mint az atomok, ez óriási sebességet jelent. Emiatt a fémeknek nemcsak az elektromos vezetéséért, hanem a hővezetéséért is a delokalizált elektronok a felelősek.
 

 Amikor a hővezetés előnyös számunkra 

A réz az egyik legjobb hővezető, ezért kiválóan alkalmas konyhai edényeknek, mivel egyenletesen szétoszlatva adja át a tűzhely hőjét az ételnek (régen, az erős megmunkáló gépek előtt a könnyen megmunkálhatóság is a réz mellett szólt, mert a szintén jó hővezető és könnyen megmunkálható ezüst és arany nagyon drágák). De a réz a savas ételekkel szemben kémiailag nem annyira ellenálló, így ma már a rozsdamentes acélok nagyrészt kiszorították. (A séfek egy része bimetál edényt használ: a lábas, serpenyő külső, vastagabb rétege réz, hogy jól vezetsse a hőt, belső felülete pedig rozsdamentes acél; a két fémet még lemezként nagy nyomással egymáshoz préselik.

 

Régebben, illetve kézi gyártás esetén mai napig a rézedény belsejét a kémiailag szintén ellenálló ónnal futtatták be, mert az \(232\ \mathrm{{}^\circ C}\) hőmérsékleten már olvad, és "szét is fut" a forró rézfelületen:


 

 Amikor a hővezetés hátrányos számunkra 

A hővezetést szinte teljesen ki lehet iktatni, ha "eltüntetjük" a hővezetést végző szereplőket, vagyis az atomokat, molekulákat. Ezt a trükköt hívjuk vákuumnak. A vákuumon csak a hősugárzás révén terjedhet a hő. Ezt alkamlazzák a termoszokban, illetve a folyékony nitrogént tárolására szolgáló ún. Dewar-edényben: a kettős falú tartály falai között vákuum van:

Ha a vákuumozás valami miatt nem lehetséges (ahogy péládául a hagyományos, volfrámszálas izzólámpa búrájában a vákuum ugyan megszüntette volna az izzószálat lehűtő hővezetéses hőveszteséget, de a volfrám izzószál vákuumban intenzívebben párolgott volna, amitől hamar elszakadt volna, de már ez előtt sem működött volna jól, mert az elpárolgott fém lecsapódott volna a búra falára, csökkentve annak fényáteresztését), akkor a hővezetést csökkenthetjük gázokban azzal a trükkel, hogy nagyobb molekulatömegű gázt alkalmazunk, mert annak a hőmozgás miatti sebessége kisebb. Ezért lett anno kriptongáz töltésű az izzólámpa, és ezért van a legjobb hőszigetelésű ablakok üvegtáblái között levegő helyett argongáz vagy még durvább esetben (az argonnál is ritkább, ezért még nála is drágább) kriptongáz.

A kondukció a latin duco igéből származik, ami annyit jelent vezetni (lásd még Mussolini a dúce, a vezér).

A hővezetéssel kapcsolatban ezen az oldalon találhatók további, az érettségi szinten túlmutató részletek.