Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und Eisen

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	Demonstration der unterschied-lichen Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und Eisen.

Physikalischer Hintergrund

Am schnelleren Herunterfallen der Tonkugeln an Kupfer, sieht man, dass sich dort die Wärme schneller ausbreitet.

Die Wärmeleitung in Festkörpern beruht auf zwei Mechanismen. Zum einen übertragen benachbarte Atome durch ihre Kopplung Schwingungsenergie von x nach x+dx ermöglicht, ohne dass die Atome selbst wandern. Zum anderen tragen vor allem in Metallen die freien Elektronen durch Stöße untereinander und mit ortsfesten Atomen zum Energietransport bei. Die freien Elektronen haben eine kleine Masse und eine hohe thermische Geschwindigkeit. Daher können Metalle sehr viel besser Wärme leiten als Stoffe ohne freie Elektronen. Bei nicht zu tiefen Temperaturen ist die Wärmeleitfähigkeit sogar proportional zur elektrischen Leitfähigkeit und es gilt

Wiedemann-Franz-Gesetz

Mit .

Ein Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit hat also auch eine gute elektrische Leitfähigkeit. Daher verwendet man zum Transport elektrischer Energie häufig Kupferleitungen.