Buen conductor de la electricidad y mal conductor del calor

Me pregunto, ¿cómo un grafito puede ser un buen conductor de electricidad pero al mismo tiempo ser un mal conductor de calor? Como sabemos, un cuerpo que conduce electrones está obligado a producir calor por resistencia, lo que a su vez aumentará la entropía y el calor. Por lo tanto, la conductividad térmica es directamente proporcional a la conductividad eléctrica.

Además, supongo que no es necesario que un buen conductor del calor sea también un buen conductor de la electricidad porque la energía vibratoria también puede ser la causa de ello, como en el caso del diamante.

Defina 'malo'. De acuerdo con engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html , el grafito es mejor conductor del calor que el hierro o el acero, en el mismo orden de magnitud que el aluminio.
Los datos no son muy sólidos, porque en google.co.in/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://…
También algunas otras sustancias también muestran esta propiedad, siendo buenas conductoras de la electricidad y no buenas conductoras del calor ¿por qué es así? Además, el grafito no es un buen conductor, pero sigue siendo cierto.
Y el acero no es un buen conductor del calor, se usa en los motores de los aviones. Malo aquí no se refiere a tan malo como el aire y simplemente nada, se refiere al hecho de que el diamante puede ser un conductor mucho mejor.
Entonces debe preguntar sobre el diamante: el grafito tiene una conductividad ordinaria comparable a los metales comunes. El diamante es el valor atípico.

Respuestas (2)

Me pregunto, ¿cómo un grafito puede ser un buen conductor de electricidad pero al mismo tiempo ser un mal conductor de calor?

Tienes que ser más preciso. ¿Puedes dar valores? El grafito es un material muy anisotrópico. Su conductividad térmica es increíblemente alta en el plano xy (alrededor de 4 veces la del cobre). Pero en la dirección z, la conductividad térmica es muy baja, alrededor de 2 órdenes de magnitud menos que el cobre. Algo similar ocurre con su conductividad eléctrica.

por lo tanto, la conductividad térmica es directamente proporcional a la conductividad eléctrica.

No exactamente. La llamada ley de Wiedemann-Franz (que funciona razonablemente bien para los metales) estipula que la relación entre la conductividad térmica y la conductividad eléctrica es proporcional a la temperatura (¡y no simplemente una constante!). También asume que solo los electrones contribuyen a la transferencia de calor, no los fonones. Pero tenga en cuenta que esta ley no se aplica "tal cual" para semiconductores o semimetales.

Además, supongo que no es necesario que un buen conductor del calor sea también un buen conductor de la electricidad porque la energía vibratoria también puede ser la causa de ello, como en el caso del diamante.

Lo adivinaste. Esto se mantendría razonablemente bien para los metales, pero no para los semiconductores fuertemente dopados (buenos materiales termoeléctricos) o aislantes. Cuanto más tienen los fonones una contribución no despreciable a la transferencia de calor, menor es la afirmación que vincula k a σ debe sostener

Gracias por tu contribución. Solo quería preguntar por qué las aleaciones como el acero tienen una conductividad térmica bastante menor que los metales correspondientes como el hierro.
Para el caso del acero, espero que los electrones se dispersen con las perturbaciones de la red debidas a los átomos de carbono. Esto impacta (negativamente) tanto en la conductividad eléctrica como en la térmica.

No, el grafito también es un buen conductor del calor.

Para relacionar la Conductividad Eléctrica con la Conductividad Térmica, tenemos la ley de Wiedemann-Franz (aplicable a bajas y altas temperaturas). De acuerdo con esta ley, ambos están directamente relacionados a una temperatura dada.

Si hacemos fluir una corriente a través del grafito, su temperatura será alta y se calentará a alta temperatura en menos tiempo.

No, no es. Aunque en Google, algunas de las respuestas dicen que lo es, pero en realidad no lo es (lo leí y también me lo dijo mi maestro)
Y si aún no está satisfecho, también tengo otros ejemplos para demostrarlo.
Cuando conectamos grafito a los terminales de la batería, se calienta mucho en menos tiempo.
Buen conductor de la electricidad y mal conductor del calor
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