Conductores y aislantes térmicos ks2
La conductividad de los metales se basa en los electrones libres (el llamado gas de Fermi) debidos al enlace metálico. Ya con baja energía los electrones se desprenden lo suficiente de los átomos y se consigue una conductividad.
La conductividad depende, entre otras cosas, de la temperatura. Si la temperatura aumenta, los átomos metálicos oscilan cada vez con más fuerza, de modo que los electrones se ven limitados en sus movimientos. En consecuencia, la resistencia aumenta. Los mejores conductores, el oro y la plata, se utilizan relativamente poco debido a su elevado coste (el oro, por ejemplo, para el contacto de los chips acabados). Las alternativas en la tecnología de semiconductores para el cableado de los componentes individuales de los microchips son el aluminio y el cobre.
Además de los metales, las sales también pueden conducir la electricidad. No hay electrones libres, por lo que la conductividad depende de los iones, que pueden resolverse cuando una sal se funde o se disuelve, de modo que los iones son libres de moverse (véase el capítulo sobre enlaces químicos para más detalles).
El enlace atómico se basa en los pares de electrones compartidos de los no metales. Los elementos que se comportan como no metales tienen el deseo de atrapar electrones, por lo que no hay electrones libres que puedan servir como portadores de carga.
Aislantes térmicos
¿Qué hace que un material sea conductor o aislante? En pocas palabras, los conductores eléctricos son materiales que conducen la electricidad y los aislantes son materiales que no lo hacen. La facilidad con la que los electrones se mueven a través de una sustancia es lo que determina si ésta es conductora de la electricidad.
Los electrones de valencia son como los planetas exteriores que orbitan alrededor de una estrella. Se sienten lo suficientemente atraídos por sus átomos como para permanecer en su posición, pero no siempre se necesita mucha energía para sacarlos de su sitio: estos electrones conducen fácilmente la corriente eléctrica. Las sustancias inorgánicas, como los metales y los plasmas, que pierden y ganan electrones con facilidad, encabezan la lista de conductores.
Las moléculas orgánicas son en su mayoría aislantes porque se mantienen unidas por enlaces covalentes (de electrones compartidos) y porque el enlace de hidrógeno ayuda a estabilizar muchas moléculas. La mayoría de los materiales no son ni buenos conductores ni buenos aislantes, sino que se encuentran en un punto intermedio. No son fácilmente conductores, pero si se les suministra suficiente energía, los electrones se mueven.
Algunos materiales en estado puro son aislantes, pero son conductores si se dopan con pequeñas cantidades de otro elemento o si contienen impurezas. Por ejemplo, la mayoría de las cerámicas son excelentes aislantes, pero si se dopan, se puede crear un superconductor. El agua pura es un aislante, el agua sucia es poco conductora y el agua salada, con sus iones flotantes, es muy conductora.
Conductores y aislantes térmicos
El cobre se considera un conductor porque “conduce” la corriente o flujo de electrones con bastante facilidad. La mayoría de los metales se consideran buenos conductores de la corriente eléctrica. El cobre es sólo uno de los materiales más populares que se utilizan como conductores.
Otros materiales que a veces se utilizan como conductores son la plata, el oro y el aluminio. El cobre sigue siendo el material más popular utilizado para los cables porque es un muy buen conductor de la corriente eléctrica y es bastante barato en comparación con el oro y la plata. El aluminio y la mayoría de los demás metales no conducen la electricidad tan bien como el cobre.
Los aislantes son materiales que tienen el efecto contrario al de los conductores sobre el flujo de electrones. No permiten que los electrones fluyan fácilmente de un átomo a otro. Los aislantes son materiales cuyos átomos tienen electrones fuertemente ligados. Estos electrones no tienen libertad para circular y ser compartidos por los átomos vecinos.
Los aislantes se utilizan para protegernos de los efectos peligrosos de la electricidad que fluye a través de los conductores. A veces, el voltaje de un circuito eléctrico puede ser bastante alto y peligroso. Si el voltaje es lo suficientemente alto, se puede hacer fluir la corriente eléctrica incluso a través de materiales que generalmente no se consideran buenos conductores. Nuestro cuerpo conduce la electricidad y es posible que lo haya experimentado al recibir una descarga eléctrica. Por lo general, la electricidad que fluye por el cuerpo no es agradable y puede causar lesiones. El funcionamiento de nuestro corazón puede verse alterado por una fuerte descarga eléctrica y la corriente puede causar quemaduras. Por lo tanto, debemos proteger nuestro cuerpo de los conductores que transportan la electricidad. El revestimiento de goma de los cables es un material aislante que nos protege del conductor que hay en su interior. Mira cualquier cable de lámpara y verás el aislante. Si ves el conductor, probablemente sea el momento de cambiar el cable.
Ejemplos de conductores térmicos en la vida cotidiana
Los conductores son materiales por los que la electricidad puede fluir fácilmente. Estos materiales están formados por átomos en los que los electrones pueden alejarse o “saltar”. Algunos ejemplos de conductores son: el cobre, el aluminio, el platino, el oro, la plata, el agua, las personas, los animales y los árboles.
La electricidad siempre tomará el camino más corto y fácil hacia el suelo. Como nuestro cuerpo está formado principalmente por agua, somos buenos conductores de la electricidad. Si una línea eléctrica ha caído sobre un árbol y tú tocas el árbol, te conviertes en el camino o conductor hacia el suelo y podrías sufrir una descarga eléctrica. Cuidado. Si la electricidad viaja a través de usted, es probable que resulte gravemente herido o incluso que muera.
Los aislantes ayudan a evitar que la electricidad salga de las líneas eléctricas. Es posible que notes que hay aislantes de vidrio, plástico o cerámica en lo alto de los postes eléctricos que también ayudan a evitar que la electricidad baje por los postes hasta el suelo.
El caucho o el plástico del exterior del cable de un aparato eléctrico sirve de aislante para los cables. Cuando los cables están cubiertos, la electricidad no puede atravesar la goma y se ve obligada a seguir el camino de los cables de aluminio o cobre. Si este aislamiento se rompe o se desgasta, la electricidad puede atravesar y provocar una descarga.