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Gute Wärmeleiter sind Materialien, die sich leicht erwärmen und Wärme aus der Ferne übertragen. In ähnlicher Weise sind gute Stromleiter Materialien, die aufgrund ihres Widerstands den elektrischen Strom mit geringstem Energieverlust für Wärme in einem Abstand führen. Als Substanzen, die in der Lage sind, Energie mit geringem Verlust zu übertragen, haben Leiter viele Anwendungen in der Industrie und in der Experimentalphysik.
Beziehung
Im Allgemeinen sind gut wärmeleitende Materialien auch gute elektrische Leiter. Diese Beziehung gilt insbesondere für Metalle, die in diesem Fall als Wiedemann-Franz-Gesetz bekannt sind. Bei Umgebungstemperaturen ist es jedoch besser nachweisbar, denn je höher die Temperatur, desto mehr Wärme leitet das Metall ab, obwohl es weniger Strom leitet.
Materialien
Derzeit sind Diamant- und Kohlenstoffnanoröhren als die effizientesten Leiter (mit Ausnahme von Supraleitern) für Wärme und Elektrizität bekannt. Aufgrund der Steifigkeit und der hohen Kosten sind sie jedoch keine erschwingliche Option für Anwendungen. Für diesen Zweck werden üblicherweise Metalle verwendet. Silber und Gold sind hervorragende Treiber, kosten aber auch ein bisschen teuer. Kupfer weist eine ähnliche Leistung auf und ist viel billiger und auch sehr duktil. Daher ist es die beste Option, einen gemeinsamen Leiter aus Wärme und Elektrizität herzustellen, eine Spule aus Kupferdrähten aufzunehmen und in der gewünschten Konfiguration zu montieren. Bei Bedarf isolieren, basierend auf dem Typ der Aufgabe, die ausgeführt werden soll.
Supraleiter
Eine seltene Materialklasse ist als Supraleiter bekannt und sie funktionieren unter bestimmten, sehr spezifischen Bedingungen als perfekte Stromleiter (nicht jedoch Wärme). Diese Materialien können elektrischen Strom ohne Energieverlust (aufgrund von Widerstand) über einen unbegrenzten Zeitraum führen. Supraleitende Materialien verhalten sich jedoch nur so, wenn sie auf Temperaturen gekühlt werden, die normalerweise zu niedrig sind, um außerhalb von Labors reproduziert zu werden. Daher sind sie für realistische Projekte keine realistische Option.