Γιατί τα αέρια είναι χειρότεροι αγωγοί;

Τα αέρια είναι γενικά κακοί αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας σε σύγκριση με τα στερεά και τα υγρά. Εδώ είναι γιατί:

Θερμική αγωγιμότητα:

* απόσταση σωματιδίων: Τα μόρια αερίου είναι πολύ μακριά σε σύγκριση με τα στερεά και τα υγρά. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει λιγότερη συχνή σύγκρουση και μεταφορά ενέργειας μεταξύ των μορίων.

* Δωρεάν κίνηση: Τα μόρια αερίου κινούνται ελεύθερα και τυχαία. Δεν έχουν σταθερή δομή όπως τα στερεά, οπότε η μεταφορά ενέργειας μέσω δονήσεων ή συγκρούσεων είναι λιγότερο αποτελεσματική.

* Χαμηλή πυκνότητα: Η χαμηλή πυκνότητα των αερίων σημαίνει ότι υπάρχουν λιγότερα μόρια ανά όγκο μονάδας, περιορίζοντας τον αριθμό των συγκρούσεων και τη μεταφορά ενέργειας.

Ηλεκτρική αγωγιμότητα:

* Έλλειψη ελεύθερων ηλεκτρονίων: Τα αέρια έχουν συνήθως πολύ λίγα ελεύθερα ηλεκτρόνια, τα οποία είναι απαραίτητα για τη μεταφορά ηλεκτρικού ρεύματος. Τα ηλεκτρόνια συνδέονται στενά με τα άτομα σε μόρια αερίου.

* ιονισμός: Για τη διεξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, πρέπει να ιονιστούν (που σημαίνει ότι ορισμένα από τα ηλεκτρόνια τους απομακρύνονται). Αυτό συνήθως απαιτεί υψηλής τάσης ή ακραίες θερμοκρασίες.

Εξαιρέσεις:

* πλάσμα: Όταν τα αέρια είναι ιονισμένα, γίνονται πολύ καλύτεροι αγωγοί. Το πλάσμα αναφέρεται συχνά ως "τέταρτη κατάσταση της ύλης" και βρίσκεται σε πράγματα όπως αστραπή, φθορίζοντα φώτα και αστέρια.

* Ορισμένα αέρια: Ορισμένα αέρια, όπως τα ευγενή αέρια (ήλιο, νέον κ.λπ.), έχουν υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα από άλλα λόγω της ατομικής δομής τους και του τρόπου αλληλεπίδρασης με την ενέργεια.

Συνοπτικά: Η ευρεία απόσταση των μορίων αερίου, η τυχαία τους κίνηση και η έλλειψη ελεύθερων ηλεκτρονίων τους καθιστούν γενικά κακούς αγωγούς θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας.