Conductividad térmica

La conductividad térmica es un término relacionado directamente con el calor, el cual es un tipo de energía que es producido cuando vibran las moléculas de un cuerpo ocasionando de esta manera que se eleven las temperaturas. Los cuerpos tienen la gran capacidad de poder transmitir el calor de un lugar a otro y es a esta propiedad de los materiales que se conoce con el nombre de conductividad térmica.

Temas relacionados

Termodinámica, energía térmica, equilibrio térmico

¿Qué es la conductividad térmica?

La conductividad térmica es un tipo de propiedad física de la materia que puede describir la capacidad que tiene un elemento determinado para poder transferir el calor por medio del contacto directo sin que haya intercambio de materia.

Definición

Este término se refiere a la propiedad que tienen los elementos de poder transmitir el calor generado o la electricidad. Cuando el material puede trasmitir el calor, se hace referencia entonces a la conductividad térmica. Esta característica implica que una materia puede pasar el calor a un cuerpo que tiene menor temperatura que él. Es un tipo de intercambio de energía interna que combina también la energía cinética y la potencial. Cuando las diferentes moléculas que forman parte de un objeto son calentadas ganan la posibilidad de moverse y de chocar entre ellas para poder transmitir la energía térmica hacia otras moléculas.

Coeficiente de conductividad térmica

Este tipo de coeficiente nos sirve para poder expresar el flujo o la cantidad de calor que puede pasar por medio de una superficie de un material y se representa con el símbolo (λ). Es una fórmula empírica estadística y para medirla se utiliza el Sistema Internacional de Medidas, por lo que se utiliza en vatio/metro x kelvin. También puede ser medido en kilocaloría (hora × metro × kelvin) (kcal/(h·m·K)) y en Unidades térmicas británicas o BTU (hora × pie × Fahrenheit) (BTU/(h·ft·°F)). Su fórmula es la siguiente:

(W/m ·K)

Para qué sirve

La conductividad térmica sirve para poder hacer descripciones y saber la capacidad que tiene determinado material para poder transferir el calor por medio de la conducción. Sirve para determinar qué tipos de materiales pueden ser utilizados dependiendo del fin que se quiera alcanzar. Brindan también protección ante el calor y el fuego, en el caso de los que poseen baja conductividad.

Qué factores influyen en la conductividad térmica

La energía térmica que tienen los cuerpos puede ser transmitida dependiendo de varios factores que influyen de manera directa entre los cuales tenemos:

• Conducción: es la transmisión del calor por medio del contacto sin que haya ningún tipo de transferencia de la materia.
• Convección: en este caso, la transmisión de calor por contacto incluye el paso de la materia que porta el calor.
• Radiación: en ella se da el paso de calor utilizando emisión de ondas electromagnéticas o de fotones.

Materiales de alta conductividad térmica

Uno de los mejores materiales que tienen un alto nivel de conductividad térmica son los metales los cuales pueden pasar el calor con mucha facilidad. Estos materiales incluyen por ejemplo el hierro, el cobre y el aluminio. Un ejemplo de ellos serían los sartenes que se utilizan en la cocina los cuales cuando entran en contacto con el fuego pueden calentarse de forma rápida.

Los líquidos también son considerados como buenos conductores debido a que tienen la capacidad de producir corrientes entre las moléculas que conforman al agua y así mezclar las moléculas frías con las calientes logrando el mismo nivel en la temperatura.

Materiales de baja conductividad térmica

Entre estos materiales podemos mencionar los adiabáticos como por ejemplo la lana, el plástico, la fibra de vidrio, la madera y el corcho. Son muy utilizados para mantener las temperaturas estables en lugares donde los climas son muy fríos. Podemos mencionar como ejemplos los mangos de madera que se colocan en los sartenes para evitar quemaduras.

Importancia

La conductividad térmica es importante conocerla pues de esto depende la selección de una serie de materiales dependiendo de la función que se necesite. En la vida diaria, el ahorro energético se ha vuelto muy relevante debido a que traer consigo grandes beneficios que incluyen la reducción del consumo energético, los costos y las mejoras en varios lugares como espacios laborales. Gracias a la conductividad es posible entonces saber cuáles tipos de materiales se vuelven en la mejor opción para poder evitar la conducción térmica y así crear materiales que sean resistentes al calor.

Ejemplos

A continuación se mencionan como ejemplos algunos materiales y su respectiva conductividad térmica.

• Cobre: 0 W/ (K.m).
• Corcho: 0,03 a 0,04 W/(K.m).
• Agua: 0,58 W/ (K.m).
• Madera: 0,13 W/ (K.m).
• PVC: 0’16 W/ (K.m).
• Hierro: 2 W/ (K.m).
• Vidrio: 0,6 a 1,0 W/ (K.m).
• Lana de roca: 050 y 0.03 W/ (K.m).
• Cemento: 25 W/ (K.m).
• Grafito: 700 a 195 W/ (K.m).
• Plomo: 35,0​ W/ (K.m).
• Arcilla: 0,121 y 0,714 W/ (K.m).