Greta
Alle Festkörper (Metall oder Nichtmetalle) bestehen aus winzigen Partikeln, die Atome genannt werden, oder Atomgruppen, die Moleküle genannt werden. Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied zwischen Metallen und Nichtmetallen; Metalle enthalten viele freie Elektronen, die sich zufällig zwischen den Molekülen bewegen können. In Nichtmetallen gibt es sehr wenige Elektronen.
Nehmen Sie zwei Stangen, eine aus Kupfer und die andere aus Holz. Wenn einem Ende des Stabes Wärme zugeführt wird, vibrieren die Moleküle am heißen Ende stark und stoßen ihre Nachbarmoleküle an, wodurch sie ebenfalls vibrieren. Dadurch wird ein Teil der kinetischen Energie der schwingenden Moleküle am heißen Ende auf ihre Nachbarn übertragen.
Dieser Prozess der Wärmeübertragung vom heißen Ende zum kalten Ende durch Molekularschwingung ist sowohl bei Kupfer (Metall) als auch bei Holz (Nichtmetall) üblich. Es ist ein relativ langsamer Mechanismus der Wärmeübertragung im Vergleich zu einem anderen Mechanismus der Wärmeübertragung, der in Metallen stattfindet: freie Elektronendiffusion
Beim Erhitzen der Stäbe bewegen sich die freien Elektronen im Kupfer schneller, wodurch mehr kinetische Energie entsteht. Diese sich schnell bewegenden Elektronen diffundieren oder verteilen sich in kühlere Teile des Metalls und übertragen ihre kinetische Energie auf die Moleküle, indem sie mit ihnen kollidieren. Dies erklärt, warum die Wärmeübertragungsrate bei Metallen schneller ist als bei Isolatoren.