Cuando definimos la conductividad de un material, generalmente consideramos su conductividad del calor y la conductividad de la electricidad por separado. Sin embargo, me doy cuenta de que los materiales como el metal conducen bien tanto el calor como la electricidad. Por el contrario, materiales como la madera y el vidrio conducen mal el calor y la electricidad. Por lo tanto, ¿podemos concluir que si un material es malo para conducir un tipo de "flujo de energía", entonces también será malo para conducir otro tipo de "flujo de energía"? Muchas gracias.
El diamante es un buen conductor térmico pero un mal conductor eléctrico.
La relación entre la conductividad térmica y la conductividad eléctrica es una constante a una temperatura dada. Esta relación está matemáticamente definida por la ley de Wiedmann-Franz .
Existen excepciones para esto. El cuerpo humano es un mal conductor del calor pero es un excelente conductor de la electricidad.
Como Ingeniero te puedo asegurar que muchos aparatos electrónicos funcionan solo porque hay materiales que son buenos conductores térmicos pero también excelentes aislantes.
Los dispositivos y equipos electrónicos, especialmente aquellos diseñados para alta potencia, deben eliminar el exceso de calor producido por la disipación de energía eléctrica. La mayor parte del tiempo debido al efecto Joule, pero hay otros fenómenos disipativos como la reorientación de dominios magnéticos en materiales ferromagnéticos/ferrimagnéticos (p. ej., núcleo de transformadores).
No poder deshacerse de ese calor hará que el dispositivo falle debido a que su temperatura sube por encima de su máximo seguro.
El uso de conductores térmicos eléctricamente aislantes permite mejorar la conducción térmica en el interior de un dispositivo/equipo sin provocar cortocircuitos entre piezas muy próximas entre sí.
Un ejemplo clásico, utilizado incluso en los albores de la electrónica, es la mica (artículo de Wikipedia) . Extractos (énfasis mío):
La hoja de mica se utiliza principalmente en las industrias electrónica y eléctrica. Su utilidad en estas aplicaciones se deriva de sus propiedades eléctricas y térmicas únicas y sus propiedades mecánicas, que permiten cortarlo, punzonarlo, estamparlo y maquinarlo con tolerancias estrechas. Específicamente, la mica es inusual porque es un buen aislante eléctrico al mismo tiempo que es un buen conductor térmico.
El agua es un excelente conductor térmico pero un mal conductor eléctrico.
Nehal Samee
JG