المواد التي توصل الحرارة والكهرباء جيدًا تسمى الموصلات الكهربائية. وهي تتكون من ذرات بها إلكترونات حرة، والتي يمكن أن تتحرك بحرية داخل المادة.
الحرارة هي انتقال الطاقة من جسم إلى آخر بسبب اختلاف درجة الحرارة بينهما. وتنتقل الحرارة عن طريق ثلاثة طرق رئيسية:
التوصيل: وهو انتقال الحرارة عن طريق التلامس المباشر بين جسمين.
الحمل الحراري: وهو انتقال الحرارة عن طريق حركة السوائل أو الغازات.
الإشعاع: وهو انتقال الحرارة عن طريق موجات كهرومغناطيسية.
الكهرباء هي تدفق الشحنات الكهربائية. وتتكون الشحنات الكهربائية من الإلكترونات والبروتونات.
الفلزات هي أفضل الموصلات الكهربائية والحرارة. وذلك لأن ذرات الفلزات لها إلكترونات حرة، والتي يمكن أن تتحرك بحرية داخل المادة. ويمكن أن تتحرك هذه الإلكترونات تحت تأثير المجال الكهربائي، مما يسمح بمرور التيار الكهربائي.
وتشمل الأمثلة الشائعة للموصلات الكهربائية:
العناصر المعدنية مثل النحاس، والفضة، والذهب، والحديد.
السبائك مثل النحاس الأصفر، والبرونز، والفولاذ المقاوم للصدأ.
وتشمل الأمثلة الشائعة للمواد غير الموصلة للكهرباء:
المواد العازلة مثل المطاط، والبلاستيك، والخشب، والورق.
المواد شبه الموصلة مثل الجرمانيوم، والسيليكون.
التطبيقات العملية للموصلات الكهربائية والحرارة
تستخدم الموصلات الكهربائية في العديد من التطبيقات العملية، مثل:
الأسلاك الكهربائية المستخدمة في نقل الطاقة الكهربائية.
الأجهزة الكهربائية مثل المصابيح، والمكيفات، والأجهزة الإلكترونية.
الآلات الصناعية مثل المحركات، والرافعات، والأجهزة الطبية.
كما تستخدم الموصلات الحرارية في العديد من التطبيقات العملية، مثل:
سخانات المياه.
سخانات الطعام.
منظمات الحرارة.
أجهزة التبريد.
وبشكل عام، تتميز الموصلات الكهربائية والحرارة بالعديد من الخصائص المفيدة، مثل:
القدرة على نقل الطاقة والحرارة بكفاءة.
المقاومة للتآكل.
القابلية للتشكيل.
ولذلك، تُستخدم هذه المواد في العديد من التطبيقات العملية في حياتنا اليومية.
