Conductividad Térmica

La conductividad térmica involucra el movimiento y vibraciones de los átomos, es decir

que la energía se conduce de un extremo de temperatura más alta a un extremo de temperatura

más baja, debido a las colisiones de partículas a altas velocidades con partículas a menor

velocidad, donde se produce una transferencia de energía neta. Cuando una sustancia se calienta,

las moléculas vibran más intensamente.

La constante de conductividad, escrita como “k”, depende de la presión, temperatura y

composición del material, aunque es independiente al gradiente de temperatura (Ley de Fourier);

sus unidades son [k ]= wmK

. En los gases, “k” aumenta al aumentar la temperatura; para líquidos y

sólidos, “k” puede aumentar o disminuir al aumentar la temperatura. Se puede decir que la

conductividad térmica de los sólidos es superior a la de los líquidos y está a la de los gases; los

sólidos metálicos tienen una conductividad térmica más alta que los no metálicos. La

conductividad térmica es un valor obtenido de forma experimental, pero si se dan las condiciones

iniciales adecuadas, también se puede calcular.

Ley de Fourier

En esta ley se afirma que hay una

proporcionalidad entre el flujo de energía y el

gradiente de temperatura, donde “k” es la

constante de conductividad térmica para un

material.

q=-k {∂T} over {∂x

El signo negativo se asocia al hecho de que el flujo de calor se produce en el sentido en

que el gradiente de temperatura es negativo. Esta ecuación es de carácter general, siempre que

las superficies consideradas de área “A” sean isotérmicas y tengan el mismo gradiente de

temperatura en todos sus puntos, por tanto es aplicable tanto a un régimen transitorio como a

uno estacionario.

Ejemplos de valores de k

MaterialConductividad térmica

(cal/sec)/(cm2 C/cm)

Conductividad térmica(W/m K)1

Diamante ... 1000

Plata 1,01 406,0

Cobre 0,99 385,0

Oro ... 314

Latón ... 109,0

Aluminio 0,50 205,0

Hierro 0,163 79,5

Acero ... 50,2

Plomo 0,083 34,7

Mercurio ... 8,3

Hielo 0,005 1,6

Vidrio, ordinario 0,0025 0,8

Agua a 20ºC 0,0014 0,6

Fibra de vidrio 0,00015 0,04

Ladrillo, de aislamiento ... 0,15

Placa de corcho 0,00011 0,04

Madera 0,0001 0,12-0,04

Aire a 0° C 0,000057 0,024

Helio (20°C) ... 0,138

Hidrógeno (20°C) ... 0,172

Nitrógeno (20°C) ... 0,0234

Oxígeno (20°C) ... 0,0238

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