良導体 | ルラスタディ (Lura Study)

一般小学生

物質の内部を熱が移動する現象を「熱伝導」と呼びます。金属が非金属に比べて極めて高い熱伝導性を示すのは、金属結晶の内部を自由に動き回ることができる「自由電子」が存在するためです。この自由電子が熱エネルギーを効率よく運ぶ役割を果たすことで、金属は良導体としての性質を持ちます。

銀を基準（100）とした場合の熱伝導率を比較すると、銅は約90、アルミニウムは約50、鉄は約15となります。このように、同じ金属であっても種類によって熱を伝える能力には大きな差があります。一般的に、電気をよく通す物質（電気の良導体）は、熱もよく通す（熱の良導体）という相関関係が見られます。

コラム

理科の実験では、太さと長さが同じ銅・鉄・アルミニウムの3本の棒を同時に加熱し、端に付けたマッチ棒が落下する順番を観察することがあります。この実験では、熱伝導率の高い順である「銅 → アルミニウム → 鉄」の順番でマッチ棒が落ち、物質による熱伝導の速さの違いを視覚的に確認できます。

対照的に、ガラス、樹脂、木材、あるいは空気などの気体は熱を伝えにくいため「不良導体（断熱体）」と呼ばれます。建物の断熱材や魔法瓶の真空層などは、この熱を伝えにくい性質を利用して温度を一定に保つ工夫がなされています。

小学生のみなさんへ

フライパンの取っ手が熱くなったり、冷たい氷を金属きんぞくのスプーンでさわるとすぐに冷たく感じたりするのは、熱が伝わっているからです。このように、熱をとてもよく伝える物質ぶっしつのことを「良導体」といいます。

熱は、温度の高いほうから低いほうへと移動する性質があります。これを「伝導でんどう」と呼びますが、金属はこの熱を伝える力がとても強いのがとくちょうです。一方で、ガラスやプラスチック、空気などは熱を伝えにくいため、これらは「不良導体」と呼ばれます。

同じ金属でも、熱が伝わる速さにはちがいがあります。たとえば、同じ太さと長さの銅どう、アルミニウム、鉄の棒をいっしょに熱すると、一番早く熱が伝わるのは銅どうです。その次にアルミニウム、最後に鉄の順番で熱が伝わっていきます。

ルラスタコラム

冬に外にある鉄の棒をさわると、木の棒よりも冷たく感じますよね？実は、鉄も木も温度は同じなのですが、鉄は「良導体」なので、さわった瞬間に手の熱をどんどんうばってしまうため、私たちは「冷たい！」と感じるのです。

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