Juhtimise määratlus füüsikas

Juhtivus viitab energia ülekandmisele üksteisega kokkupuutuvate osakeste liikumise kaudu. Füüsikas kasutatakse sõna "juhtivus" kolme erineva käitumistüübi kirjeldamiseks, mis on määratletud ülekantava energia tüübiga:

• Soojusjuhtivus (või soojusjuhtivus) on energia ülekandmine soojemast ainest külmemasse ainesse otsese kontakti kaudu, näiteks kui keegi puutub kokku kuuma metalli keedupoti käepidet.
• Elektrijuhtivus on elektrilaenguga osakeste ülekandmine meediumist, näiteks elektrist, mis kulgeb läbi teie maja elektriliinide.
• Heli juhtivus (või akustiline juhtivus) on helilainete ülekandmine meediumist, näiteks seina läbiva valju muusika vibratsioon.

Materjali, mis tagab hea juhtivuse, nimetatakse a-ks dirigent, samal ajal kui materjali, mis tagab halva juhtivuse, nimetatakse isolaator.

Soojusjuhtivuse all võib aatomi tasandil mõista osakesi, mis füüsiliselt kannavad naabruses olevate osakestega füüsikaliselt kokku soojusenergiat. See sarnaneb soojuse seletusega gaaside kineetiline teooria

Näiteks kui rauast varda kuumutatakse ühes otsas, nagu on näidatud ülaltoodud pildil, siis kuumuse all mõeldakse füüsiliselt kui varraste üksikute raua aatomite vibratsiooni. Riba jahedama külje aatomid vibreerivad vähem energiat. Kui energeetilised osakesed vibreerivad, puutuvad nad kokku külgnevate rauaaatomitega ja annavad osa oma energiast neile teistele rauaaatomitele. Aja jooksul kaotab lati kuum ots energiat ja lati jahe ots kogub energiat, kuni kogu latt on sama temperatuuriga. See on seisund, mida nimetatakse termiliseks tasakaaluks.

Soojusülekande kaalumisel puudub ülaltoodud näitel aga üks oluline punkt: raudvarras ei ole isoleeritud süsteem. Teisisõnu, kogu kuumutatud rauaaatomist saadav energia ei kandu juhtivuse teel külgnevatesse rauaaatomitesse. Kui seda vaakumkambris isolaator ei peata, on ka raudvarras sees füüsiline kontakt laua, alasi või mõne muu esemega, samuti on see kokkupuutel õhuga selle ümber. Õhuosakeste kokkupuutel vardaga võidavad ka nemad energiat ja kannavad selle vardast eemale (kuigi aeglaselt, kuna liikuva õhu soojusjuhtivus on väga väike). Baar on ka nii kuum, et see hõõgub, mis tähendab, et see kiirgab osa oma soojusenergiast valguse kujul. See on veel üks viis, kuidas vibreerivad aatomid kaotavad energia. Üksi jäetuna jahtub latt lõpuks maha ja saavutab ümbritseva õhuga tasakaalutaseme.

Elektrijuhtivus juhtub siis, kui materjal laseb sellel läbi elektrivoolu. Kas see on võimalik, sõltub füüsikalisest struktuurist, kuidas elektronid on seotud materjalist ja kui hõlpsalt võivad aatomid vabastada ühe või mitu välimist elektroni naabrusesse aatomid. Seda, mil määral materjal pärsib elektrivoolu juhtivust, nimetatakse materjali elektritakistuseks.

Teatud materjalid jahutatakse peaaegu temperatuurini absoluutne null, kaotage kogu elektritakistus ja laske elektrivoolul neist läbi voolata ilma energia kadumiseta. Neid materjale nimetatakse ülijuhid.

Heli loovad füüsiliselt vibratsioonid, seega on see ehk juhtivuse kõige ilmsem näide. Heli põhjustab materjali, vedeliku või gaasi aatomite vibreerimist ja heli edastamist või juhtimist läbi materjali. Helisolaator on materjal, mille üksikud aatomid ei vibreeri kergesti, muutes selle ideaalseks kasutamiseks helikindluses.