Bedeutet eine gute elektrische Leitfähigkeit eine gute Wärmeleitfähigkeit?

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Typischerweise sind Materialien, die einen guten Stromleiter sind, auch ein guter Wärmeleiter und umgekehrt. Gibt es bemerkenswerte Ausnahmen?

thermal-conduction electrical

— zxc
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Die freien Elektronen, die sich zwischen Atomen bewegen können, dienen auch dazu, Wärmeenergie zu verbreiten. ... doitpoms.ac.uk/tlplib/thermal_electrical/images/… ........ tibtech.com/images/conductivite_materiaux.JPG ........... google.fr/… :

— com.prehensible

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Berylliumoxid ist ein sehr guter elektrischer Isolator, aber gleichzeitig der beste Nichtmetall-Wärmeleiter (außer Diamant).

Also um es zusammenzufassen. Im Allgemeinen korreliert eine gute Wärmeleitfähigkeit mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit, es handelt sich jedoch nicht um eine strenge Beziehung.

Zum Beispiel gibt es das empirische Wiedemann-Franz-Gesetz für Metalle, das besagt, dass das Verhältnis von Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit proportional zur Temperatur . $k$ $\sigma$ $T$

\frac{k}{σ} = c_{0} T

$\frac{k}{\sigma} =c_0T$

Die Proportionalitätskonstante ist . Wie der Wiki-Artikel jedoch hervorhebt, gibt es Ausnahmen von dieser empirischen Beziehung. $c_0$

— MrYouMath
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Für Metalle bedeutet eine gute elektrische Leitfähigkeit tatsächlich eine gute Wärmeleitfähigkeit. Dies ist aus dem Wiedemann-Franz-Gesetz bekannt, das das Verhältnis zwischen dem elektronischen Beitrag der Wärmeleitfähigkeit ( ) und der elektrischen Leitfähigkeit ( ) angibt und proportional zur Temperatur ( ) ist. $\lambda$ $\sigma$ $T$

\frac{λ}{σ} = L T

$\frac{\lambda}{\sigma} = LT$

Dies ergibt die empirische Konstante die als Lorenzzahl bekannt ist. $L$

L = \frac{λ}{σ T} = \frac{π^{2}}{3} (\frac{λ_{B}}{e})^{2} = 2.44 \times 10^{- 8} W Ω K^{- 2}

$L = \frac{\lambda}{\sigma T} = \frac{\pi^2}{3}(\frac{\lambda_B}{e})^2 = 2.44 \times 10^{-8} W\Omega K^{-2}$

Wie bereits erwähnt, gilt dieses Gesetz für Metalle. Diamant zum Beispiel ist aufgrund seiner Struktur ein ausgezeichneter Wärmeleiter, hat aber gleichzeitig einen sehr hohen Widerstand gegen elektrischen Strom.

— Valrog
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Und natürlich wird es beim Spielen mit Halbmetallen etwas interessanter :-). Damit meine ich nur kompliziert. Elektronen können ziemlich gut Energie transportieren.

— Carl Witthoft

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Wie in den anderen Antworten erwähnt, ist Diamant eine bemerkenswerte Ausnahme. Diamant ist ein ausgezeichneter Wärmeleiter . Die Wärmeleitfähigkeit von natürlichem Diamant liegt bei etwa 22 W / (cm · K), wodurch Diamant bei Wärmeleitung fünfmal besser ist als Kupfer. Gleichzeitig liegt der spezifische elektrische Widerstand der meisten Diamanten in der Größenordnung von 10E11 bis 10E18 Ω · m.

— Eric Shain
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