Warum sind Metalle so gute Wärmeleiter?

Warum sind Metalle so gute Wärmeleiter?

Metalle leiten Wärme aus zwei Gründen gut: Metallionen packen sich in ihrem Molekülgitter sehr eng zusammen, und Elektronen, die durch das Metall wandern, tragen kinetische Energie um das Gitter herum. Das Ergebnis ist eine schnelle Erhöhung der Teilchen Bewegung, die durch Wärmeenergie ausgedrückt wird. Diese Leitfähigkeit ist ein Grund, warum man selten Metallspielgeräte mehr sieht – obwohl die Rutschen viel schneller laufen als Plastikrutschen, ist das Sitzen auf einer Rutsche an einem heißen Sommernachmittag oft ziemlich schmerzhaft.

Innerhalb einer metallischen Struktur sitzen die positiven Ionen dicht beieinander in einer geometrischen Anordnung, die symmetrisch ist. Während die Ionen ihre Position im Gitter halten, ist ihre Schwingung konstant. Das Erhitzen des Metalls bewirkt, dass diese Ionen mit noch mehr Energie vibrieren. Die Ionen prallen auf andere Ionen, wodurch auch deren Schwingung beschleunigt wird. Wenn die Energie auf diese Weise weitergegeben wird, funktioniert das Leiten und ein Teil der Energie wird als Wärme freigesetzt.

Am heißeren Ende eines Metallstücks beschleunigen die Elektronen ihre Bewegung und gewinnen kinetische Energie aus der Schwingung der mit ihnen kollidierenden Ionen. Einige von ihnen gleiten von der Hitze weg und laufen in Ionen. Die Kollision kostet sie einen Teil ihrer kinetischen Energie, aber die sich ausbreitende Schwingungsenergie führt immer noch zur Wärmeleitung.