Kas ir siltumvadītspēja?

Objekta ar augstu siltumenerģiju daļiņas, piemēram, atomi un molekulas, pārvietosies ātrāk nekā objekta ar zemu siltumenerģiju. Kad daļiņas tiek uzkarsētas, tās var pārvietoties un sadurties viena ar otru, tādējādi pārnesot enerģiju. Daudzu cietvielu gadījumā daļiņas vibrē ātrāk, izraisot apkārtējo daļiņu vibrāciju. Nododot siltumenerģiju, ātrāk kustīgās daļiņas palēnināsies, tādējādi kļūstot vēsākas, bet lēnāk kustīgās daļiņas pārvietosies ātrāk, tādējādi kļūstot siltākas. Tas turpināsies, līdz objekts sasniegs termisko līdzsvaru.

Siltumvadīšanas piemērs ir metāla katls uz plīts. Siltuma avota daļiņas pārvietosies un nodos siltumenerģiju uz metāla daļiņām, liekot tām pārvietoties ātrāk. Tā kā daļiņas katlā pārvietojas ātrāk, katls kļūst siltāks. Turklāt katlā esošās daļiņas nodos savu siltumu ēdienam vai šķidrumam katlā. Tas ļauj ēdienam pagatavot vai šķidrumam vārīties.

Ātrumu, kādā objekts pārnes siltumu caur vadītspēju, sauc par siltumvadītspēju. Objekts ar zemu vadītspēju pārnes siltumu lēnāk nekā objekts ar augstu vadītspēju. Tāpēc dažas vielas tiek izmantotas kā izolatori, bet citas tiek izmantotas, piemēram, ēdiena gatavošanā. Kopumā cietas vielas ir labāki siltuma vadītāji nekā šķidrumi un gāzes. Turklāt metāli parasti ir labāki siltumvadītāji nekā nemetāla vielas.

Siltumvadītspēja, ko izraisa kustīgi elektroni, ir efektīvāka nekā vibrācijas radītā vadītspēja. Iemesls, kāpēc metāli ir tik labi gan siltuma, gan elektrības vadītāji, ir tāpēc, ka tajos ir daudz elektronu, kas spēj pārvietoties. Tomēr elektroni parasti nenonāk ļoti tālu, vadot siltumenerģiju, bet drīzāk saduras un pārnes siltumenerģiju uz citiem tuvumā esošajiem elektroniem, kas pēc tam var sadurties un pārnest siltumenerģiju citos elektronos, kas atrodas tiem tuvu. Rezultāts ir efektīva enerģijas pārneses metode, kas nodrošina šādām vielām augstu siltumvadītspēju.