αγωγιμότητα

Η ιδιότητα ορισμένων σωμάτων να μεταφέρουντον ηλεκτρισμό ή τη θέρμανση.ειδική. α.Το αντίστροφο της ειδικής αντίστασης. Αναφέρεται στο υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένος ένας αγωγός και μετριέται σε μονάδες Ω^-1 · mm^-2 · m ή S · mm^-2 · m, εκφράζει δε σε μέτρα το μήκος ενός σύρματος από κάποιο υλικό που με τομή I mm² παρουσιάζει αντίσταση I Ω. Τις μεγαλύτερες τιμές ειδικής α. παρουσιάζουν τα στερεά και από αυτά τα μέταλλα, που είναι και οι καλύτεροι ηλεκτρικοί αγωγοί.εσωτερική α.Η διοχέτευση θερμότητας μέσα από ένα ομογενές τοίχωμα.ηλεκτρική α.Ο μηχανισμός κατά τον οποίο πραγματοποιείται η διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος διαμέσου ενός υλικού σώματος που δέχεται την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου επαρκούς έντασης. Για να πραγματοποιηθεί η διέλευση ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή η ηλεκτρική α., είναι απαραίτητο να υπάρχουν στο εσωτερικό του υλικού σωματίδια που να φέρουν ηλεκτρικό φορτίο, και να μετακινούνται ελεύθερα διαμέσου του υλικού κάτω από την επίδραση του πεδίου. Τέτοια σωματίδια είναι κυρίως τα ιόντα (βλ. λ. ιόν) και τα ηλεκτρόνια (βλ. λ.). Τα πρώτα απαντούν στο φαινόμενο ηλεκτρικής α. των ηλεκτρολυτικών διαλυμάτων· τα δεύτερα στην ηλεκτρική α. των στερεών υλικών. Και τα δύο είδη σωματιδίων είναι εξίσου σημαντικά για την ηλεκτρική α. των αερίων. Υγρά.Καλοί αγωγοί είναι όλα τα υγρά στα οποία υπάρχουν ιόντα. Τέτοια ιόντα μπορεί να προέρχονται από την προσανατολισμένη διάσταση, μέσα σε υγρό, ενώσεων με ετεροπολικό δεσμό, δηλαδή εκείνων με μόριο που προκύπτει από την ένωση δύο η περισσότερων ιόντων αντίθετου φορτίου (βλ. λ. ηλεκτρόλυση). Τέτοια ιόντα, όταν δεν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο, κινούνται άτακτα υπό την επίδραση της θερμικής έξαρσής τους. Με την παρουσία ενός ηλεκτρικού πεδίου, που για απλοποίηση μπορούμε να το θεωρήσουμε ως σταθερό, στην άτακτη κίνηση της θερμικής διέγερσης κυριαρχεί μια τακτική κίνηση και έτσι δημιουργείται το ηλεκτρικό ρεύμα. Μέσα στο διάλυμα οι διαρκείς συγκρούσεις μεταξύ ιόντων και μορίων του παρόντος υγρού συντελούν ώστε το ιόν, το οποίο υπό την επίδραση του πεδίου θα μπορούσε να τεθεί σε κατάσταση κίνησης που συνεχώς θα επιταχυνόταν, να επιβραδύνεται συνεχώς και μέχρι του σημείου που η κίνησή του τελικά να γίνεται κατά μέσο όρο με ομοιόμορφη κυριολεκτικά ταχύτητα. Αέρια.Ο μηχανισμός της α. στα αέρια είναι όμοιος με εκείνον που παρατηρείται στα υγρά μόνο υπό ορισμένες συνθήκες. Πράγματι στα αέρια, στην α. που οφείλεται στα λεγόμενα πρωτογενή ιόντα, τα οποία αρχικά υπάρχουν στο αέριο, προστίθεται κάτω από συνθήκες επαρκούς αραίωσης και έντασης του ηλεκτρικού πεδίου μια α. που οφείλεται σε έναν δευτερογενή ιονισμό, o οποίος προκαλείται από τα πρωτογενή ιόντα. Αυτά πράγματι, εξαιτίας της μεγαλύτερης απόστασης που υπάρχει ανάμεσα στο κάθε μόριο και στα γειτονικά του (διαμοριακές αποστάσεις) και το οποίο είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα της αέριας κατάστασης, είναι ελεύθερα να διατρέχουν μεταξύ δύο διαδοχικών κρούσεων μια πιο μεγάλη διαδρομή και (εάν η ένταση του πεδίου είναι αρκετά υψηλή) αποκτούν με αυτό τον τρόπο μια κινητική ενέργεια, ικανή να προκαλέσει ιονισμό από την κρούση τους με ένα ουδέτερο άτομο, παράγοντας έτσι ένα ηλεκτρόνιο. Εάν το φαινόμενο επαναληφθεί, το πλήθος των ηλεκτρονίων και των ιόντων αυξάνει έτσι σε τεράστιο βαθμό στη μάζα του αερίου, προκαλώντας τα χαρακτηριστικά φαινόμενα της ηλεκτρικής εκφόρτισης που είναι τυπικά για την α. στα αέρια. Οι ηλεκτρικές αυτές εκφορτίσεις, που προκαλούνται με τα αέρια, βρήκαν τεχνικές και επιστημονικές εφαρμογές μεγάλης σημασίας. Αλλά ακόμα και σήμερα παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον η πειραματική και θεωρητική μελέτη των φυσικών καταστάσεων που εξακριβώνονται στα ενδότερα μιας εκφόρτισης. Στερεά υλικά αγωγού.Είναι εκείνα ειδικά τα στερεά (τα μέταλλα) που όταν βρεθούν σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, έστω και ασθενές, διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα. Τo ρεύμα αυτό δημιουργείται από τη μετακίνηση ενός μεγάλου αριθμού ηλεκτρονίων στο εσωτερικό του στερεού. Για να εξηγήσουμε το φαινόμενο με εκφράσεις μεγαλύτερης ακρίβειας, χρειάζεται να υπενθυμίσουμε ότι η μικροσκοπική δομή τέτοιων στερεών πρέπει να είναι κρυσταλλική ή μικροκρυσταλλική. Θεωρούμε δηλαδή ότι κάθε άτομο κατέχει μια θέση σε μια διατεταγμένη δομή και ότι η απόσταση που το χωρίζει από τα άλλα γειτονικά του άτομα είναι εξαιρετικά μικρή (λίγα άγκστρεμ). Στις συνθήκες αυτές τα ηλεκτρόνια που κατέχουν τις εξωτερικές τροχιές κάθε ατόμου (βλ. λ. άτομο) δέχονται τη δραστικότητα των πυρήνων των πλησιέστερων ατόμων. Η επίδραση αυτή έχει ως αποτέλεσμα να παύουν τα εξωτερικά ηλεκτρόνια να συνδέονται με ένα μοναδικό (απλό) άτομο κι έτσι αυτά δεν εντοπίζονται πλέον σε μια δεδομένη τροχιά ακόμα και όταν το καθένα έχει μια ακριβώς καθορισμένη ενεργειακή στάθμη. Μεγάλος αριθμός από γειτονικές μεταξύ τους τέτοιες στάθμες αποτελεί μια δέσμη ή στιβάδα. Για να περάσει ένα ηλεκτρόνιο από μια στιβάδα στην επόμενη, πρέπει να δοθεί σε αυτό μια ενέργεια αρκετά μεγάλη, πολύ μεγαλύτερη από εκείνη που χρειάζεται για να περάσει από μια στάθμη σε μια άλλη της ίδιας στιβάδας. Σύμφωνα με την αρχή του Πάουλι, κάθε δέσμη (ή στιβάδα) μπορεί να περιέχει ως μέγιστο έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων. Διάφορες ουσίες μπορούν να έχουν μερικές στιβάδες που έχουν συμπληρωθεί και άλλες διαθέσιμες ή ασυμπλήρωτες κατά ένα μέρος.Σύμφωνα με ένα τέτοιο πρότυπο, καλοί αγωγοί είναι τα υλικά εκείνα που έχουν στιβάδες ασυμπλήρωτες κατά ένα μέρος. Πράγματι, η επιτάχυνση που οφείλεται στη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου όχι πολύ υψηλού προσδίδει στα ηλεκτρόνια μια ενέργεια ανεπαρκή για μια μετατόπιση μεταξύ ενεργειακών σταθμών σε διαφορετικές στιβάδες. Έπειτα, μια μεταπήδηση ανάμεσα στις στάθμες της ίδιας στιβάδας είναι αδύνατη, κατά την αρχή του Πάουλι, αν η στιβάδα έχει τελείως καταληφθεί. Με αυτές τις συνθήκες, τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να διεγερθούν κι έτσι τα υλικά που διαθέτουν μόνο πλήρεις στιβάδες συμπεριφέρονται ως μονωτικά. Με τον σχηματικό αυτό τρόπο εξηγούνται ακόμα οι ειδικοί μηχανισμοί α., όπως εκείνοι των ημιαγωγών και των φωτοαγωγών. Οι ημιαγωγοί είναι μονωτικά στη δομή των οποίων παρεμβάλλονται άτομα ξένων προσμίξεων που ιονίζονται εύκολα ελευθερώνοντας ηλεκτρόνια, τα οποία καταλαμβάνουν κατά ένα μέρος μια κενή στιβάδα και δημιουργούν έτσι την α. Στους φωτοαγωγούς, αντίθετα, υπάρχει α. μόνο όταν υπό την επίδραση μιας δέσμης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας κατάλληλου μήκους κύματος (π.χ. υπεριώδους φωτός), ένα ορισμένο πλήθος ηλεκτρονίων, που αρχικά βρισκόταν σε μια πλήρη στιβάδα, μεταπηδά εξαιτίας εσωτερικού φωτοηλεκτρικού φαινομένου σε μια κενή στιβάδα. Με την κατάπαυση της προσβολής από φως του υλικού, τα ηλεκτρόνια ξαναπηγαίνουν στην αρχική τους στιβάδα και το υλικό ξαναγίνεται μονωτικό και συμπεριφέρεται ως τέτοιο.θερμική α.Μεταφορά θερμικής ενέργειας μέσα σε ένα υλικό σώμα, χωρίς μετάθεση της ύλης. Το φαινόμενο αυτό γίνεται στα στερεά σώματα στα οποία, όταν αυξηθεί η θερμοκρασία σε μια περιοχή της μάζας τους, η διέγερση των μορίων και των ατόμων μεταδίδεται στα γειτονικά σημεία, και αυξάνει με αυτό τον τρόπο προοδευτικά τη θερμοκρασία όλου του σώματος. Από πρακτική άποψη ενδιαφέρει η σπουδή της εσωτερικής α. και μάλιστα η διοχέτευση θερμότητας μέσα από ένα ομογενές χώρισμα (τοίχοι, τοιχώματα λεβήτων, ψυγείων κλπ.). Το φαινόμενο αυτό ελέγχεται από τον ακόλουθο απλό πειραματικό και κατανοητό νόμο: «Η ποσότητα θερμότητας Q, η οποία μεταφέρεται μέσα από ένα τοίχωμα σε χρονικό διάστημα t, είναι ευθέως ανάλογη προς την επιφάνεια S του τοιχώματος προς τη διαφορά θερμοκρασιών θ₁ και θ₂ των δύο όψεών του και προς τον χρόνο t, αντιστρόφως ανάλογο προς το πάχος d του τοιχώματος, εξαρτάται δε και από το υλικό κατασκευής του». Ο νόμος αυτός εκφράζεται με τη σχέση: όπου k είναι ο λεγόμενος συντελεστής εσωτερικής α. και εκφράζει την ποσότητα θερμότητας η οποία διέρχεται στη μονάδα του χρόνου μέσα από τη μονάδα επιφάνειας που περιέχεται ανάμεσα σε δύο παράλληλα επίπεδα, τα οποία απέχουν μεταξύ τους απόσταση ίση προς τη μονάδα μήκους και βρίσκονται σε θερμοκρασιακή διαφορά ενός βαθμού εκατονταβάθμιας κλίμακας Κελσίου. Η τιμή του εξαρτάται λοιπόν από τις μονάδες μήκους που χρησιμοποιούνται και μεταβάλλεται από υλικό σε υλικό. Όταν το k είναι μεγάλο, το υλικό σώμα ανήκει στους καλούς αγωγούς θερμότητας· όταν είναι πολύ μικρό, το υλικό σώμα είναι κακός θερμικός αγωγός ή καλός μονωτής. Τα υγρά και τα αέρια είναι πολύ κακοί θερμικοί αγωγοί. Ως μονωτικά υλικά χρησιμοποιούνται πορώδεις ουσίες, τσόχα, μαλλί κλπ., επειδή o αέρας που περιέχεται σε αυτά αυξάνει τις μονωτικές τους ικανότητες. Τα μέταλλα είναι γενικά καλοί αγωγοί και μεταξύ αυτών ξεχωρίζουν ως καλύτεροι ο άργυρος και ο χαλκός. Αν από τη μελέτη της μεταφοράς της θερμότητας μεταξύ γειτονικών στρωμάτων του ίδιου συστατικού προχωρήσουμε στη μελέτη της μεταφοράς μέσα από την επιφάνεια διαχωρισμού δύο υλικών (όπως π.χ. στη μεταφορά θερμότητας από ένα σώμα στο περιβάλλον του), έχουμε το φαινόμενο της εξωτερικής α. Στην περίπτωση αυτή συμβαίνει μια διασπορά θερμότητας που οφείλεται στα τρία φαινόμενα: της α., της μεταφοράς και της ακτινοβολίας. Για θερμοκρασιακές διαφορές ανάμεσα σε ένα σώμα και στο περιβάλλον του, που δεν υπερβαίνουν τους 20°C, ισχύει ο ακόλουθος νόμος του Νεύτωνα: «Η ποσότητα θερμότητας Q, η οποία αποδίδεται από ένα σώμα θερμοκρασίας θ₁ στο άμεσο περιβάλλον του, θερμοκρασίας θ₂, είναι ανάλογη προς την επιφάνειά του, προς τη διαφορά της θερμοκρασίας και προς τον θεωρούμενο χρόνο t, εξαρτάται και από το υλικό του σώματος και από το μέσο στο οποίο βρίσκεται το σώμα». Στη σχέση: Q = hS (θ₁-θ₂)t h είναι μια σταθερά αναλογία που εξαρτάται από τα σώματα που εξετάζονται και από τις μονάδες μέτρησης που χρησιμοποιούνται.ζώνη α.Στο άτομο, ορισμένη ζώνη ενέργειας των ηλεκτρονίων.συντελεστής α.Η ποσότητα του ηλεκτρικού ρεύματος ή της θερμότητας, που διέρχεται στη μονάδα του χρόνου μέσα από τη μονάδα επιφάνειας ενός υλικού. Ηλεκτρική Αγωγιμότητα Η διοχέτευση της θερμότητας στο εσωτερικό ενός σώματος υπακούει σε έναν νόμο που ανακάλυψε ο Φουριέ. Ο νόμος αυτός εκφράζει ότι όταν απομακρυνόμαστε από τη θερμική πηγή κατά αποστάσεις που έχουν μεταξύ τους σχέση αριθμητικής προόδου, η θερμοκρασία ελαττώνεται κατά γεωμετρική πρόοδο. Το σχήμα παρουσιάζει την πορεία του φαινομένου στην περίπτωση που η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι 0°C.

* * *

η [αγώγιμος]

η ιδιότητα μεταδόσεως ενέργειας μέσα από ένα μέσο που παραμένει ακίνητο.