Quale metallo è un buon conduttore di calore?
In generale, i metalli sono lucidi e riflettono la maggior parte della luce che li colpisce. Sono malleabili e duttili (cioè si piegano sotto pressione e non sono fragili). Hanno un'ampia gamma di temperature di fusione (ad esempio, il mercurio è un liquido a temperatura ambiente, il gallio si scioglie in mano e il tungsteno ha una temperatura di fusione di circa 3.400 gradi Celsius). La conducibilità termica ed elettrica di tutti i metalli è elevata rispetto alle sostanze non metalliche, come la plastica e la ceramica, le rocce e i sali solidi.
Il foglio di alluminio, la lana d'acciaio, la graffetta, il rame, il bastoncino di carbone e la matita di grafite erano buoni conduttori e mostravano proprietà metalliche. Le bacchette di vetro, la plastica, la gomma e il legno erano conduttori mediocri.
La maggior parte dei campioni con proprietà metalliche conteneva legami metallici. L'eccezione è rappresentata dal carbonio.
Il carbonio non è un metallo e quindi ha legami covalenti. Tuttavia, in questo esperimento ha mostrato proprietà metalliche. Il carbonio, sotto forma di grafite, è l'unico elemento non metallico che conduce l'elettricità.
Come tutti sappiamo, la grafite è composta da fogli di esagoni di atomi di carbonio uniti da legami covalenti. Tra ogni foglio ci sono legami più deboli (pi) lungo i quali gli elettroni sono liberi di muoversi. È il movimento degli elettroni tra gli strati che spiega questa insolita proprietà della grafite.
Il rame contiene legami metallici e quindi conduce l'elettricità. La gomma contiene legami covalenti e quindi non conduce l'elettricità. Protegge l'utente dalle scosse elettriche.
Tabella 1: Conduttività termica dei metalli
Metallo |
Conduttività termica (W/m·K, 20°C) |
Note |
Argento (Silver) |
429 |
Migliore conduttività termica |
Rame (Copper) |
401 |
Usato in dissipatori e cavi |
Oro (Gold) |
318 |
Alta conduttività, ma costoso |
Alluminio (Aluminum) |
237 |
Leggero, usato nei dissipatori |
Tungsteno (Tungsten) |
173 |
Resistente al calore, usato nei filamenti |
Ferro (Iron) |
80 |
Bassa conduttività nell'acciaio comune |
Piombo (Lead) |
35 |
Scarsa conduttività, usato per schermature |
Acciaio inossidabile (Stainless Steel) |
15-20 |
Varia in base alla lega |
Tabella 2: Conduttività elettrica dei metalli
Metallo |
Conduttività elettrica (MS/m, 20°C) |
Note |
Argento (Silver) |
63.0 |
Migliore conduttività, ma costoso |
Rame (Copper) |
59.6 |
Materiale standard per cavi (100% IACS) |
Oro (Gold) |
45.2 |
Antiossidante, usato in elettronica |
Alluminio (Aluminum) |
37.7 |
Cavi leggeri (~61% IACS) |
Tungsteno (Tungsten) |
18.2 |
Alto punto di fusione, usato negli elettrodi |
Ferro (Iron) |
10.0 |
Conduttività moderata, tende ad arrugginire |
Piombo (Lead) |
4.8 |
Bassa conduttività, usato nelle batterie |
Acciaio inossidabile (Stainless Steel) |
1.4 |
Conduttività molto bassa, usato in strutt |
* Valori tipici a temperatura ambiente (20°C), possono variare in base alla lega.