Warmtegeleiding is de mate waarin een materiaal de (toegevoerde) warmte doorgeeft. Deze eigenschap is belangrijk bij warmte-isolatie. Van de gebruikelijke metalen zijn zilver, koper en aluminium de beste warmtegeleiders.
Het warmtegeleidingsvermogen van aluminium is weliswaar de helft van dat van koper, maar in een warmtewisselaar is het verschil in deze eigenschap voor de warmteoverdrachtsprestatie geheel verwaarloosbaar.
Staal geleidt warmte bijzonder goed. Voor staalconstructies die zijn ingepakt in de gebouwschil (dak en gevel) is dat niet erg. Bij stalen gevelsystemen is het wel van belang om erop te letten, dat de warmte van binnen niet weglekt naar buiten.
Metalen hebben bijvoorbeeld zowel thermisch als elektrisch een hoge geleiding. Dit komt doordat zij inwendig een elektronenwolk bezitten die zowel warmte als elektrische lading transporteren kan. Ook de collectieve trillingswijzen van het materiaal, de fononen spelen een rol.
Stoffen die warmte niet goed geleiden, heten slechte warmte geleiders. Een paar slechte warmtegeleiders zijn: glas-hout-stro-plastic en wol. Een slechte warmtegeleider wordt ook wel een goede warmte-isolator genoemd.
Kalkzandsteen en cellenbeton zijn bij uitstek materialen die warmte en koelte op kunnen slaan en af kunnen geven. Dankzij hun hoge warmtecapaciteit hebben ze een sterk warmteaccumulerend vermogen, dat toeneemt naarmate het materiaal dikker wordt toegepast.
Een thermische geleider is een stof die de warmte goed geleidt. De mate waarin een stof warmte geleidt, wordt weergegeven door de thermische geleidbaarheid. Zeer goede warmtegeleiders zijn diamant, goud, en zilver. Stoffen die een zeer slechte warmtegeleiding hebben heten (warmte)isolatoren.
Alle metalen zijn geleiders. De beste, dat wil zeggen met de kleinste soortelijke weerstand, zijn zilver en koper, omdat hun enige valentie-elektron zich vrijwel als een vrij gas door het kristalrooster beweegt, maar ook aluminium is een goede geleider.
De reden dat metalen goed stroom kunnen geleiden is de aanwezigheid van deze vrij bewegende elektronen, ook wel vrije elektronen of geleidingselektronen genoemd. Deze vrije elektronen kunnen de stroom, wat niets anders is dan elektronen, gemakkelijk door het metaal doorgeven.
Aluminium heeft krachtige geleidende eigenschappen: het materiaal is zowel voor warmte als elektriciteit een goede geleider.
Elektriciteitsgeleider. Alle soorten metaal zijn geleiders, echter zilver en koper zijn de beste geleiders voor elektriciteit. Dit omdat omdat de elektronen in deze materialen de minste weerstand geven om stroom te vervoeren.
Aluminium heeft een betere warmtegeleiding dan staal of gietijzer. De warmte in een aluminium radiator wordt dus beter geleid.
Metalen die relatief slecht warmte geleiden, zoals lood, geleiden ook minder goed elektriciteit. Het verband ontstaat omdat in metalen zowel warmtegeleiding als elektriciteitsgeleiding plaatsvinden door vrije elektronen.
De geleiding van koper is beter.
Zilver heeft een uitzonderlijk goed geleidingsvermogen, maar zilver en goud zijn als geleidingsmateriaal gewoon veel te duur. Bovendien is het geleidingsvermogen van goud, zoals in het begin vermeld, aanzienlijk slechter dan dat van koper.
Zilver: Zilver heeft een hogere elektrische geleidbaarheid dan koper en kan theoretisch betere signaaloverdracht bieden. Het kan hogere frequenties beter doorgeven en lagere weerstand hebben dan koper.
Moleculaire stoffen hebben (vergeleken met metalen en zouten) een laag smelt- en kookpunt. Ze geleiden geen elektrische stroom in de vaste en vloeibare fase. Dit komt omdat er geen geladen deeltjes voorkomen die vrij kunnen bewegen. In de formule van een moleculaire stof komen alleen atomen van niet-metalen voor.
Andere materialen laten elektriciteit niet door. Zo'n materiaal noemen we een isolator . Voorbeelden van isolatoren zijn hout, plastic , rubber, glas en vooral lucht.
Zilver en koper zijn twee van de best geleidende metalen. Doordat de elektronen zich vrijwel als een gas door het kristalrooster kunnen bewegen, is de soortelijke weerstand hiervan laag. Dat zorgt voor de goede geleiding van de stroom.
Zilver beschikt over een goede elektrische geleiding. Hierdoor is zilver geschikt om te verwerken in elektrische en elektronische producten. Zilver wordt ook gebruikt om voorwerpen van minderwaardige metalen te verzilveren.
De reden voor het feit dat metalen goed stroom kunnen geleiden, is de aanwezigheid van de vrij bewegende elektronen in metalen. Deze vrije elektronen kunnen de stroom (wat niets anders is dan elektronen!) gemakkelijk door het metaal doorgeven. De vrije elektronen worden ook wel geleidingselektronen genoemd.
Rubber is over het algemeen een slechte geleider. Er kan echter door toevoeging van bepaalde additieven wel een verbeterde geleiding verkregen worden.
Welk materiaal isoleert goed tegen de warmte? Steenwol of glaswol wordt vaak als isolatiemateriaal voor thermische isolatie (warmte) gebruikt. Ook op het gebied van geluidsisolatie is dit materiaal aan te bevelen. Glaswol is een van de meeste gebruikte isolatiematerialen vanwege de makkelijke toepassing.
Warmtegeleiding: IJzer heeft een goede warmtegeleiding, wat betekent dat het warmte efficiënt kan overdragen. Dit maakt het geschikt voor toepassingen zoals verwarmingsapparaten, verwarmingsbuizen en warmtewisselaars.
Metalen zijn goede stroomgeleiders. Dat komt omdat de elektronen zich door een metalen voorwerp kunnen verplaatsen. Ze komen weer naar elkaar toe.