熱伝導率と電気伝導率の関連性について

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質問者：galant27
質問日時：2003/02/05 00:21
回答数：4件

タイトルにも挙げたように金属や半導体における熱伝導率と電気伝導率はどのような関係を持っているのかがいまいち理解できません。分かる方がいらしたらぜひ教えてください、お願いします。

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回答 (4件)

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No.4ベストアンサー

回答者： apple-man
回答日時：2003/02/05 01:30

　物質の熱とは格子振動、つまり原子核の振動なんですが、

それを伝えているのは通常電子なんです。
　熱せられ原子が振動しても、原子核同士が衝突する
わけでなないので、その振動（つまり熱）を伝える
担い手になっているのは、原子核の周りの電子及び電磁波なんです。

　ここでいきなり電磁波が出てきて少しフシギかもしれませんが、
電子も原子核を直接ぶつかっているわけではないので、
電子と原子核のエネルギーの交換の担い手としては電磁波が出てくる
のです。

　鉄を熱すると赤くなりますよね。つまり赤い光が
出てるわけじゃないですか。光ってつまりは電磁波
でしょ。周囲の電子、原子核に伝えても余るエネルギー
は電磁波のまま、物質の外に出てきてしまうわけです。

　熱した鉄に直に手を触れなくても、手を近づけた
だけで暖かく感じるのは、鉄の出す赤外線で熱せられた
空気の振動と、鉄の出す赤外線を直に人の手が
感じるからなんですが、いずれにせよ熱の伝達には電磁波が
つき物なんですが、電磁波は電子の運動で発生するもの。
だから、電子が自由に動ければ電磁波が発生しやすく
その電磁波が回りの電子に影響を与え、その電子が
動きやすければさらに電磁波の発生、そして周囲の格子振動
へと変わっていくわけです。（少しおおざっぱですが）
　　動きやすい電子？　つまり伝導帯にある自由電子が
多ければそれだけ熱は伝わりやすいのです。

　そのため一般には自由電子密度が大きい物質、つまり
金属は熱の良導体になります。自由電子が電流の
担い手であることはご存知ですね。

　ということで通常は熱の良導体は同時に電気の良導体に
なります。
　
　勿論例外も多々あります。その場合は自由電子が電気を運んで
いないわけです。ですから物質の電気的性質をより深く研究
するときは、その物質の比熱の変化とかいった熱力学的性質を
十分調べるのです。

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この回答へのお礼

丁寧なご回答を頂き、有難うございました。とても分かりやすかったです。

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お礼日時：2003/02/05 14:10

No.3

回答者： akuz
回答日時：2003/02/05 01:17

◇電気伝導率（でんきでんどうりつ）

物質中での電流の流れやすさをしめす量。抵抗率の逆数です。
一方、
◇熱伝導率（ねつでんどうりつ）
物質内での熱の伝わりやすさを表す量。
熱伝導率は熱を伝える速さを特徴づける。

金属は自由電子をもち、これが電流が流れやすい要因です。
また、熱を持つという意味は、格子間の分子が振動することに
起因します。その伝達には自由電子が使われます.

したがって、自由電子が活発に動き回れる電気伝導率が高い物質は
熱伝導率も高い。と言えます。