La conducción se refiere a la transferencia de energía a través del movimiento de partículas que están en contacto entre sí. En física, la palabra «conducción» se utiliza para describir tres tipos diferentes de comportamiento, que se definen por el tipo de energía que se transfiere:
- La conducción de calor (o conducción térmica) es la transferencia de energía de una sustancia más caliente a una más fría a través del contacto directo, como cuando alguien toca el mango de una sartén de metal caliente.
- La conducción eléctrica es la transferencia de partículas cargadas eléctricamente a través de un medio, como la electricidad que viaja a través de las líneas eléctricas de su casa.
- La conducción del sonido (o conducción acústica) es la transferencia de ondas sonoras a través de un medio, como las vibraciones de la música fuerte que atraviesa una pared.
Un material que proporciona una buena conducción se llama conductor, mientras que un material que proporciona una mala conducción se llama aislante.
Conducción de calor
La conducción de calor puede entenderse, a nivel atómico, como partículas que transfieren físicamente energía térmica cuando entran en contacto físico con partículas vecinas. Esto es similar a la explicación del calor por la teoría cinética de los gases, aunque la transferencia de calor dentro de un gas o líquido generalmente se conoce como convección. La tasa de transferencia de calor a lo largo del tiempo se denomina corriente de calor y está determinada por la conductividad térmica del material, una cantidad que indica la facilidad con la que se conduce el calor dentro del material.
Por ejemplo, si una barra de hierro se calienta en un extremo, como se muestra en la imagen de arriba, el calor se entiende físicamente como la vibración de los átomos de hierro individuales dentro de las barras. Los átomos del lado más frío de la barra vibran con menos energía.
A medida que las partículas energéticas vibran, entran en contacto con átomos de hierro adyacentes e imparten algo de su energía a esos otros átomos de hierro. Con el tiempo, el extremo caliente de la barra pierde energía y el extremo frío de la barra gana energía, hasta que toda la barra tiene la misma temperatura. Este es un estado conocido como equilibrio térmico.
Sin embargo, al considerar la transferencia de calor, al ejemplo anterior le falta un punto importante: la barra de hierro no es un sistema aislado. En otras palabras, no toda la energía del átomo de hierro calentado se transfiere por conducción a los átomos de hierro adyacentes.
A menos que esté suspendida por un aislante en una cámara de vacío, la barra de hierro también está en contacto físico con una mesa, yunque u otro objeto, y también está en contacto con el aire que la rodea. A medida que las partículas de aire entran en contacto con la barra, también ganarán energía y la alejarán de la barra (aunque lentamente, porque la conductividad térmica del aire inmóvil es muy pequeña).
La barra también está tan caliente que resplandece, lo que significa que irradia parte de su energía térmica en forma de luz. Esta es otra forma en la que los átomos que vibran están perdiendo energía. Si se deja solo,
Conducción eléctrica
La conducción eléctrica ocurre cuando un material deja pasar una corriente eléctrica a través de él. Que esto sea posible depende de la estructura física de cómo se unen los electrones dentro del material y de la facilidad con la que los átomos pueden liberar uno o más de sus electrones externos a los átomos vecinos. El grado en el que un material inhibe la conducción de una corriente eléctrica se denomina resistencia eléctrica del material.
Ciertos materiales, cuando se enfrían casi al cero absoluto, pierden toda la resistencia eléctrica y permiten que la corriente eléctrica fluya a través de ellos sin pérdida de energía. Estos materiales se denominan superconductores.
Conducción de sonido
El sonido es creado físicamente por vibraciones, por lo que es quizás el ejemplo más obvio de conducción. Un sonido hace que los átomos dentro de un material, líquido o gas vibren y transmitan o conduzcan el sonido a través del material. Un aislante sónico es un material cuyos átomos individuales no vibran fácilmente, lo que lo hace ideal para su uso en insonorización.
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