안녕하세요. 장철연 전문가입니다.
뜨거운 국에 금속 숟가락을 담그면 손잡이까지 뜨거워지는 현상을 열전도라고 합니다. 금속 내부에서는 의외로 뜨거운 원자 자체가 손잡이 방향으로 이동하는 것이 아니라 에너지만 전달됩니다. 특히 금속은 자유전자가 많아서 국물에 잠긴 부분의 전자들이 열에너지를 받아 더욱 활발히 움직이고 그 에너지를 주변 전자들에게 빠르게 전달합니다. 금속이 플라스틱이나 나무보다 훨씬 빨리 뜨거워지는 이유도 바로 이 자유전자 때문입니다.
또 하나의 메커니즘은 금속 원자들의 격자 진동입니다. 뜨거워진 부분의 원자들이 강하게 진동하면 옆 원자도 같이 흔들리고 그 옆 원자도 흔들리면서 마치 운동장 관중석의 파도타기처럼 진동 에너지가 차례차례 전달됩니다. 비금속은 주로 이런 진동으로 열이 이동하지만 금속은 자유전자까지 있어서 훨씬 빠르게 열을 전달합니다