금속은 유리 전자를 함유하고 있기 때문에 열과 전기의 좋은 도체입니다. 이 자유 전자는 금속을 통해 열과 전기를 전파하여 서로 자유롭게 움직일 수 있습니다.
열과 전기를 전도하는 대부분의 재료는 금속입니다. 금속이 유리 전자를 포함하는 간단한 이유.
자유 전자 란 무엇입니까?
전자는 실제로 행성과 같은 원자에 서식하지는 않지만 태양계 모델에 기반한 원자 모델은 원자의 전자가 태양을 중심으로 핵을 중심으로 회전되지만 복잡하거나 난해한 양자 역학적 경력에 대한 단순하고 평신도 표현을 제공합니다.
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(사진 크레딧 :Wikimedia Commons)
음의 전자를 원자에 결합시키는 것은 양의 핵이라는 것이 명백하고 보편적으로 알려져 있습니다. 이것이 달성되는 힘을 쿨롱 힘이라고합니다. 그러나 힘은 거리에 따라 약해집니다.이 모델에서 껍질이 증가함에 따라 전자를 점유하는 전자를 당기는 힘이 전자를 가장 바깥쪽으로 당기거나 원자가 껍질이라고 불릴 때 가장 약해지고 가장 약해집니다.
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이 전자는 너무 약하게 당겨서 탈출하여 원자에서 자유롭게 해줍니다. 따라서 그들은 자유 전자라고합니다. 원자가 전자를 잃는 금속의 성향에 대한 책임은 원자 크기가 크고 원자가 전자의 자체 부족입니다. 염소와 같은 비금속은 7 개의 원자가 전자를 가지고 있으며,이 특징은 자연이 원자를 작게 만들고 핵을 유지하기가 더 쉽게 만들 수 있도록하는 특징입니다. 반면에, 금속에는 최대 3 개의 원자가 전자가 있습니다. 자연은 원자를 3 개의 전자 만 보유하기 위해 더 작게 만들 정도로 방종하지 않습니다.
각 금속 원자는 하나 또는 두 개의 유리 전자를 생성하고 모든 금속 시트에는 최소 10 억 개의 원자가 포함되어 있음을 명심하십시오. 따라서 시트는 전자가 전자를 통과하는 열과 전기를 전파하는이 유리 전자입니다.
자유 전자가 전기와 열을 전파하는 방법
구리선을 배터리에 연결하면 양극 단자는 음의 유리 전자를 향해 끌어냅니다. 전기장에 의해 가해지는 갑작스런 힘으로 인해 그들은 건초와 함께 가서 엄청난 속도로 서로 격렬하게 충돌합니다. 그 뒤에있는 것은 도미노 효과입니다. 그 뒤에 충돌 한 유리 전자가 전면에 전달되는 유리 전자는 그 앞에 자유 전자와 충돌하여 다른 자유 전자로 충돌하도록 강요하고 대기열의 마지막 자유 전자가 회로에 강요 될 때까지 강요됩니다. 그러나, 평균적으로, 전자는 드리프트 속도라고 불리는 비교적 작은 속도로 전진한다. 파노라미터로, 긍정적 인 터미널을 향해 짙은 전자의 강을 볼 수 있으며 전자의 흐름은 무엇입니까?
열은 비슷한 방식으로 금속을 통해 매개됩니다. 열 에너지의 원천은 운동 에너지의 원천 일뿐입니다. 우리가 재료에 열원을 가져 오면 재료의 원자에 운동 에너지를 부여합니다. 이 운동 에너지는 원자가 그 자리에서 격렬하게 흔들리게합니다. 열이 클수록 흔들리는 강도가 커집니다.
이온 성 화합물은 또한 이온이 그들의 위치에서 흔들리면서 열을 전조한다. 그러나, 이온 성 화합물은 고도로 대칭 기하학적 배열 또는 구조를 특징으로한다. 그들은 흔들리지 만 그들의 움직임은이 구조에 의해 극적으로 구속됩니다. 반면에 순수한 금속은 원자가 구조에 의해 구속되지만 전자는 그렇지 않기 때문에 최상급 도체입니다. 전자는 제한되지 않으므로 소스가 운동 에너지를 전달할 때 우연히 움직이기 시작합니다. 그런 다음 이웃 전자로 충돌하여 운동 에너지를 전달합니다. 충돌은 도미노 효과를 모방하고 열이 뜨거운 영역, 공급원에 더 가까운 영역, 금속의 맨 끝으로 전파됩니다.
합금은 비교적 열과 전기 도체가 열악하기 때문에 순수한 금속이라고 말합니다. 이는 금속에 외래 원자를 도입하여 합금이 형성되기 때문입니다. 이로 인해 불규칙성이 증가하여 유리 전자의 움직임을 방해합니다. 자유 전자가 서로 이동하고 충돌 할 수 없으므로 열과 전기는 전파하기가 더 어려워집니다.
스테인레스 스틸은 철과 크롬의 합금입니다. (사진 크레디트 :Pixabay)
외국 원자의 도입은 항상 전도도를 줄이지 만 강도와 같은 금속의 다른 특성을 향상시키기 때문에 항상 논쟁의 여지가 있습니다. 철과 크롬의 합금 인 스테인레스 스틸은 그렇지 않습니다. 금속이 전기를 전도하는 능력과 열을 전도하는 능력을 담당하는 자유 전자이기 때문에 전기의 전도에 관한 법률이 열 전도를 지배하는 법률과 매우 유사하다는 것은 우연의 일치가 아닙니다.
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