학문
금속은 왜 열과 전기를 잘 전달하나요?
재료의 다양한 종류들이 있습니다. 금속도 있고 세라믹도 있고, 고분자도 있는데, 유달리 금속은 왜 열과 전기를 잘 전달하는지, 자유전자의 존재가 어떤 역할을 하는지 의견 부탁드립니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
금속이 열과 전기를 잘 전달하는 가장 큰 이유는 자유 전자 때문입니다.
금속은 금속안에서 자유롭게 움직일 수 있는 전자들이 많습니다. 그래서 그것들이 전기가 흐를 때는 외부 전기장에 반응해서 한쪽 방향으로 이동하면서 전류도 만들어내기 때문에 전기전도성이 높게 나타나게 됩니다.
열 또한 비슷하게 뜨거운 쪽에서 에너지를 받은 자유전자들이 빠르게 움직이면서 그 에너지를 다른 쪽으로 전달해 주기 때문에 열전도도 또한 높은 것입니다.
반면에 세라믹이나 고분자 물질들은 결합 형태상 전자들이 꽉 묶여 있는 경우들이 많습니다. 그래서 전기나 열이 금속만큼 쉽게 전달되지 않게 되는 것입니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
금속 원자들은 결합 과정에서 전자를 내어놓아 격자 사이를 자유롭게 이동한느 자유전자를 형서하며 이 전자들이 마치 액체처럼 움직이며 외부에서 가해진 전기적 흐름과 열 에저지를 금속 전체로 빠르게 운반하는 매개체 역할을 합니다 반면 세라믹이나 고분자는 전자가 원자에 강하게 결속되어 있어 에너지 전달이 어려운 구조인 데 반해 금속은 자유 전자가 열적 진동과 전기적 위치 에너지를 물리적으로 직접 전달하기 때문에 높은 전도성을 띠게됩니다 금속의 우수한 전달 능력은 원자 구조 내에서 제약 없이 이동하며 에너지를 실어 나르는 자유 전자의 높은 유동성과 밀도에서 비롯된 핵심적인 특징이라고 할 수 있습니다
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
금속이 열과 전기를 잘 전달하는 이유는 아시겠지만 자유전자 때문입니다.
금속의 결합한 형태 때문인데 금속들이 결합하여 큰 덩어리를 이룰때 금속원자들이 가장 바깥은 전자를 쉽게 내어놓고 서로 결합을 하게 됩니다. 금속원자가 전자를 잃고 양이온이 되는데 필요한 에너지를 이온화 에너지 라고 하는데 금속은 이온화 에너지가 다른 비금속에 비해 매우 낮기 때문에 전자를 잘 내어놓습니다. 그래서 이런 전자는 원자의 핵에 영향을 받지 않고 금속전체를 자유롭게 돌아다니게 됩니다.
그래서 자유전자 라고 불리는데 이 자유전자들이 열과 전기와 같은 에너지를 잘 전달하는 이유 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)