Conduttività

La conduttività è una proprietà fisica che descrive la capacità di un materiale di permettere il passaggio di una grandezza fisica. Nel contesto dei materiali, le due forme principali sono la conduttività elettrica e la conduttività termica, ma esistono anche altre forme come quella ionica o dielettrica in determinate condizioni. La conduttività è influenzata da temperatura, purezza, struttura cristallina e presenza di impurezze.

Conduttività elettrica. La conduttività elettrica, spesso indicata con σ, descrive la facilità con cui una materia conduce corrente elettrica. Secondo la legge di Ohm generalizzata, J = σE, dove J è la densità di corrente e E è il campo elettrico. L’unità è il siemens al metro (S/m). È l’inverso della resistività ρ, cioè σ = 1/ρ. La conduttività può variare notevolmente: i metalli hanno valori elevati, gli isolanti molto bassi. In materiali anisotropi, σ è una matrice (tensor) che descrive diverse conduttività lungo direzioni diverse. Altre forme di conduttività elettrica includono quella negli elettroliti e nei materiali ionici, significativa in batterie, superconduttori e dispositivi elettronici.

Conduttività termica. La conduttività termica, indicata con k, quantifica la capacità di un materiale di condurre calore. Secondo Fourier’s law, q = -k∇T, dove q è la densità di flusso di calore e ∇T è il gradiente di temperatura. L’unità è W/(m K). Anche qui i metalli mostrano elevata conduttività termica, mentre i materiali non metallici e gli isolanti hanno valori più bassi. In termodinamica delle materie, la conduttività dipende dall’insieme di contributi elettronici e fononici, e può essere fortemente anisotropa in cristalli.

In sintesi, la conduttività è una misura della rapidità con cui una grandezza si trasferisce attraverso un materiale, e si manifesta in forme diverse a seconda del tipo di grandezza che si considera.