ההגדרה של הולכה בפיזיקה

הולכה מתייחסת להעברת אנרגיה דרך תנועה של חלקיקים שנמצאים במגע זה עם זה. בפיזיקה משתמשים במילה "הולכה" לתיאור שלושה סוגים שונים של התנהגות, המוגדרים על ידי סוג האנרגיה המועברת:

• הולכת חום (או הולכה תרמית) היא העברת אנרגיה מחומר חם יותר לחומר קר יותר באמצעות מגע ישיר, למשל מישהו שנוגע לידית של מחבת מתכת חמה.
• הולכה חשמלית הוא העברת חלקיקים טעונים חשמליים דרך מדיום, כמו חשמל הנע דרך קווי החשמל בביתך.
• הולכת סאונד (או הולכה אקוסטית) הוא העברת גלי קול דרך מדיום, כמו רעידות ממוזיקה רועשת העוברת דרך קיר.

חומר המספק הולכה טובה נקרא א מנצחבעוד שחומר המספק הולכה לקויה נקרא מבודד.

ניתן להבין את הולכת החום, ברמה האטומית, כחלקיקים המעבירים פיזית אנרגיית חום כאשר הם באים במגע פיזי עם חלקיקים שכנים. זה דומה להסבר החום על ידי תיאוריה קינטית של גזיםאם כי העברת החום בגז או בנוזל נקראת בדרך כלל הסעה. קצב העברת החום לאורך זמן נקרא זרם חום, והוא נקבע על ידי המוליכות התרמית של החומר, כמות המעידה על הקלות בה מתנהל החום בתוך החומר.

לדוגמה, אם מוט ברזל מחומם בקצה אחד, כפי שמוצג בתמונה למעלה, החום מובן פיזית כרטט של אטומי הברזל הבודדים בתוך הסורגים. האטומים בצד הקריר יותר של הבר רוטטים בפחות אנרגיה. כאשר החלקיקים האנרגטיים רוטטים הם באים במגע עם אטומי ברזל סמוכים ומעבירים חלק מאנרגייתם לאטומי הברזל האחרים. עם הזמן, הקצה החם של המוט מאבד אנרגיה והקצה הקריר של הבר צובר אנרגיה, עד שהמוט כולו זהה לטמפרטורה. זהו מצב המכונה שיווי משקל תרמי.

אם לשקול העברת חום, הדוגמה לעיל חסרה נקודה חשובה אחת: מוט הברזל אינו מערכת מבודדת. במילים אחרות, לא כל האנרגיה מאטום הברזל המחומם מועברת על ידי הולכה לאטומי הברזל הסמוכים. אלא אם כן הוא מוחזק תלוי על ידי מבודד בתא ואקום, מוט הברזל נמצא גם כן מגע פיזי עם שולחן או סדן או עם חפץ אחר, וזה גם במגע עם האוויר מסביב לזה. כשחלקיקי האוויר באים במגע עם המוט, גם הם ירוויחו אנרגיה וירחיבו אותו מהמוט (אם כי לאט לאט, מכיוון שהמוליכות התרמית של אוויר שלא מתנועע היא קטנה מאוד). המוט גם חם כל כך שהוא זוהר, מה שאומר שהוא מקרין חלק מאנרגיית החום שלו בצורה של אור. זוהי דרך נוספת בה האטומים הרוטטים מאבדים אנרגיה. אם הוא נותר לבדו, בסופו של דבר המוט יתקרר ויגיע לשיווי משקל תרמי עם האוויר שמסביב.

הולכה חשמלית מתרחשת כאשר חומר מאפשר לזרם חשמלי לעבור דרכו. האם הדבר אפשרי תלוי במבנה הפיזי של אופן קשירת האלקטרונים בתוך חומר ובאיזו קלות האטומים יכולים לשחרר אחד או יותר מהאלקטרונים החיצוניים שלהם לשכנים אטומים. המידה בה חומר מעכב את הולכת זרם חשמלי נקרא התנגדות חשמלית של החומר.

חומרים מסוימים, כשהם מקוררים כמעט אפס מוחלט, לאבד את כל ההתנגדות החשמלית ולאפשר לזרם חשמלי לזרום דרכם ללא אובדן אנרגיה. חומרים אלה נקראים מוליכי-על.

צליל נוצר באופן פיזי על ידי רעידות, כך שהוא אולי הדוגמא הברורה ביותר להולכה. צליל גורם לאטומים בתוך חומר, נוזל או גז לרטוט ולהעביר, או להוליך, את הצליל דרך החומר. מבודד קולני הוא חומר שהאטומים האישיים שלו לא רוטטים בקלות, מה שהופך אותו לאידיאלי לשימוש בבידוד רעש.