Física: ¿Por qué el agua es más conductiva térmica que la madera? ¿Y por qué la madera es sólida mientras que el agua es líquida?

El mecanismo de conductividad térmica es diferente en líquidos y sólidos. En el caso de los líquidos, cada molécula que se calienta va a un área del líquido que está fría y desprende su calor. Otra molécula fría viene en su lugar. Por lo tanto, es como si se formara una fila continua para recoger el calor desde el punto de dispersión. Entonces la conductividad de cualquier líquido será siempre más alta que la de cualquier sólido si define la conductividad como la capacidad del calor para viajar de un punto a otro.

En el caso de los sólidos, cualquier sólido, la molécula que recibe calor, vibra con energía pero permanece en el mismo lugar. No es libre de viajar. Transmite su vibración a la siguiente molécula, al siguiente y así sucesivamente, mediante el intercambio de electrones. De modo que cuantos más electrones libres tenga, mejor será el sólido conductor. Esta es la razón por la cual los metales conducen el calor más rápido que la madera.

La segunda parte es interesante sin embargo. “Llamamos” a la madera como sólida porque satisface la definición de lo que llamamos sólido. Es decir, es firme en forma y estable en forma. Es constante en forma y volumen.

Nosotros “llamamos” agua al líquido ya que satisface la definición de lo que llamamos líquido. Es decir, fluye libremente pero es constante en volumen. Es constante en volumen solo.

“Llamamos” aire como gas ya que satisface la definición de lo que llamamos gas. Es una sustancia que se expande libremente. No es constante en forma, ni tamaño, ni volumen.

Ahora qué hay detrás de la forma estable de los sólidos. Es la estructura cristalina que tienen. Los cristales se apilan unos sobre otros como ladrillos en una pared de ladrillos y evitan que todos vayan a algún lado, dando así la forma al sólido. En los líquidos, la unión es mucho más floja, por lo que pueden moverse una cierta distancia pero no pueden irse. En los gases casi no hay enlaces. Has lo que quieras .

Curiosamente, en el caso del vidrio, el vidrio no tiene una estructura cristalina, pero tiene una forma y volumen constantes. No se ajusta a la definición anterior. Se llama líquido súper enfriado o sólido amorfo por falta de un término mejor. Un líquido que se enfría tanto que a temperatura ambiente parece ser sólido. Cuando se calienta, se vuelve líquido.

Las moléculas de agua son capaces de moverse libremente mientras que las moléculas de madera son fijas y solo pueden vibrar. Los metales poseen electrones que se mueven libremente y que ayudan a aumentar la conductividad del calor a través de los electrones, mientras que la madera tiene una cantidad casi insignificante de electrones libres. Por lo tanto, el agua conduce el calor con facilidad ya que sus moléculas pueden deslizarse una sobre la otra y moverse. Y los sólidos son solo mejores conductores si tienen una buena cantidad de electrones libres.