為什么金屬既能導電又能導熱？

在日常生活里，我們都知道金屬導電、導熱性能都很強，但這兩個現(xiàn)象其實有著共同的物理本質——都和“電子”有關。

1. 導電性

在沒有外加電場時，金屬中的自由電子雖然在不停運動，但方向是雜亂的，總體上相互抵消，沒有電流。

一旦加上電壓，電子就會受到電場力的作用，開始沿著與電場方向相反的方向定向運動，于是電流就產(chǎn)生了。

不過，這些電子在運動時會和金屬晶格中的正離子發(fā)生碰撞，把獲得的能量傳給離子，所以金屬導體會發(fā)熱（這就是“電阻發(fā)熱”現(xiàn)象）。

2. 電阻率與溫度的關系

金屬的導電性取決于電阻率。大多數(shù)金屬在溫度升高時，電阻率也會隨之增加，于是導電性能下降。

這就是為什么電線會因為過熱而影響輸電效率。

3. 導熱性

金屬能導熱，也是因為自由電子的存在。

在高溫區(qū)域，自由電子獲得更多動能，然后通過運動把能量帶到低溫區(qū)域，實現(xiàn)能量傳遞。

換句話說，電子就像“搬運工”，不斷把熱能從熱的一端搬到冷的一端，所以金屬的導熱性能通常很好。

總結

無論是導電還是導熱，本質上都是“電子氣”的功勞：電子的密度和運動狀態(tài)，決定了金屬的電學和熱學特性。