熱が伝わるというのは、

どういった仕組みでおきていることなのでしょうか。熱の伝わりやすさが物質によって違うのは、何が原因なんでしょうか？電流が流れるときのように電子が関係あるのですか？

No.4 回答者： siegmund 回答日時： 2001/08/03 14:37

> 電流が流れるときのように電子が関係あるのですか？

とありますので，固体の熱伝導に絞って回答します．

熱は分子運動の激しさを表しています．
何らかの手段で，物の一部分だけ分子運動を激しくすると，
いろいろな相互作用のためや，分子(あるいは電子など)が動いてゆくことにより，
分子運動の激しさが他のところに伝わって行きます．
これが熱伝導です．

金属(導体)の場合と絶縁体の場合とでは少し話が違います．

金属では，その内部をほぼ自由に動ける電子(自由電子)があります．
金属の熱伝導はほとんど自由電子が担っています．
自由電子の運動が激しいことが温度が高いことに相当します．
通常の金属の場合，熱伝導率は電気伝導率に比例して大きくなり，
ヴィーデマン・フランツの法則と言われています．
熱伝導率をＫ，電気伝導率をσとして，K/σ が絶対温度Ｔに比例し，
しかも比例係数は金属の種類によらない，というものです．
実際，実験でもほぼそうなっています．
これは，通常金属の電気伝導と熱伝導が
共に電子の流れによって担われていることの結果です．
どれくらい熱伝導がいいかは，電子の動きを妨げる作用の大きさで決まります．
これには，不純物や格子振動が関係します．

絶縁体の場合は自由に動ける電子はありません．
絶縁体の熱伝導を担っているのは，格子振動です．
簡単には，格子は原子(あるいは分子)が規則的に並んでいると思って結構ですが，
原子などはその平衡位置を中心にして振動しています．
それが激しければ温度が高い，というわけです．
隣同士の原子の間には相互作用がありますから，
ある場所の原子の振動を激しくすると，だんだん周りにそれが移って行きます．
つまり，熱が伝わります．

概略は jun9031 さんの書かれているとおりですが
> 運動エネルギーが熱エネルギーに変換されています。
はちょっと表現がまずいようです．
分子などの運動エネルギーが平均的に大きいのが温度が高いと言うことですし，
平均的運動エネルギーの大きさが伝わってゆくのが熱伝導です．

No.3 回答者： tama606 回答日時： 2001/08/03 14:14

前の方々の説明と同じなのですが、せっかく書いたので載せさせていただきます。

熱って振動ですよね。
１．伝導
だから最も効率よく伝わるのは、強固な共有結合の結晶体＝ダイアモンドです。
でも、単結晶ならうまく伝わりますが、多結晶だと境界部でロスしますので、効率落ちるようです。
金属は格子間満たす自由電子が、振動（熱）伝搬の担い手となるようですね。
２．輻射
空間での振動（熱）の伝搬は、電磁波（赤外線）によりますので、効率は悪くなります。
３．対流
空気が断熱性があるのは、気体なので密度が極端に小さいためです。
液体（気体も）は、固体よりもずいぶん自由に動けますので、振動（熱）を効率よく隣の分子に伝えることはできないようですが、振動（熱）を受け取った部分が、自ら移動して振動（熱）を伝えることができます。

木やプラスチックは分子中にソフトな部分とか、振動（熱）を吸収して変化する部分とかをたくさん持っていますので、
伝搬効率は著しく落ちるようです（他の固体と比べてですが）。

No.2 回答者： redbean 回答日時： 2001/08/03 14:02

熱は原子（分子）の振動ですから、隣の原子を順々に揺り

動かして伝わっていきます。

金属が熱を伝えやすいのは、おっしゃる通り、自由電子の
働きで説明されています。つまり、自分の持ち場を離れら
れない金属原子は隣にしか振動を伝えられませんが、勝手
に動き回れる自由電子は多くの原子や自由電子に振動を
伝えることができるのです。

液体の熱伝導率が低いのは、効率的に揺り動かせる「お隣
りさん」がいないからですね。ただし液体には「対流」と
いう飛び道具がありますが。

No.1 回答者： jun9031 回答日時： 2001/08/03 13:38

めちゃくちゃ簡単にいってしまうと分子運動が

伝わっています。運動エネルギーが熱エネルギーに変換されています。
熱いところは速く分子が動いて、隣の分子にぶつかります。
そうするとぶつけられた分子も速く動く出すってわけです。