¿Por qué la conductividad térmica de los sólidos es mayor que la de los gases?

La conductividad térmica se refiere básicamente a cómo un material transfiere calor a través de sí mismo. Por lo tanto, debemos entender el mecanismo que genera el calor.

Tomemos una barra de hierro en forma sólida y calientemos un extremo. Ahora el calor se transfiere del lado más caliente al lado más frío a través de la vibración reticular. Los átomos aumentan su energía interna del calor y comienzan a vibrar con baja amplitud y alta frecuencia. En sólido ya que todos los átomos están unidos, por lo tanto, no pueden vibrar independientemente. Cuando vibran forman ondas y todos los átomos vibran de manera bien coordinada. Debido a este movimiento coordinado, la transferencia de calor es rápida y eficiente.

En el gas, los átomos no están unidos. Por lo tanto, cuando se calientan, ganan energía y se mueven aleatoriamente en el sistema. Por lo tanto, la transferencia de energía de un átomo a otro átomo no es eficiente. O, en otras palabras, la probabilidad de interacción entre 2 átomos es baja, por lo tanto, la transferencia de energía térmica también es lenta. Debido a esto, la conductividad térmica del sólido es mayor que la del gas.

Este fenómeno puede describirse utilizando la elasticidad.

La elasticidad de los sólidos es mayor que el gas.

es decir, los átomos del sólido forman un enlace mucho más fuerte que el gas.

Entonces transfieren energía más rápido y con menos pérdida. Entonces, la conductividad térmica del sólido es mayor que la del gas y esa es también la razón por la cual el sonido viaja más rápido en los sólidos.