CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

La conductividad térmica se refiere a la propiedad central de todos los tipos de materiales que se relaciona con su capacidad de conducir el calor. Esto significa que la transferencia de calor en este caso se produce cuando se juntan materiales que no están en ninguna forma de movimiento. Esta transferencia de calor o energía se debe a las diferentes temperaturas que tienen los dos cuerpos colocados de forma adyacente. La energía siempre fluye de las temperaturas más altas a las más bajas según la segunda ley de la termodinámica, lo que significa que un material con una temperatura más alta tiene más probabilidades de transferir su energía a un material adyacente con una temperatura más baja (Tritt, 2006, p.6).

 

La unidad estándar (SI) de medición de la conductividad térmica es el vatio por metro kelvin (W/mk) e incluye variables como la masa, la longitud, el tiempo y la temperatura para determinar la conductividad térmica de un material (Tritt, 2006, p.5). Por otro lado, la convección hace que materiales como el aire y otros gases sean malos conductores del calor, por lo que hay que mantener el calor para evitar cambios innecesarios. Además, se ha registrado la conductividad térmica para rastrear la conductividad eléctrica, ya que la energía térmica también se transfiere en la transferencia de corrientes eléctricas a través de los materiales. La anisotropía térmica afecta a la conductividad térmica en el sentido de que la dirección del gradiente térmico puede ser la misma que la dirección del flujo de calor con la presencia de anisotropía debido a las diferencias de orientación y temperatura de los materiales en cuestión. Por último, la fase química puede afectar a la conductividad térmica de un material en el sentido de que un cambio de sólido a líquido o de líquido a gas puede alterar la conductividad térmica de un material.

Un material que tiene una mayor conductividad térmica se denomina buen conductor del calor, mientras que un material que tiene una menor conductividad térmica se denomina mal conductor del calor. Por ejemplo, el cobre es un buen conductor del calor debido a sus propiedades físicas, mientras que la madera es un mal conductor del calor. Los factores que pueden influir en la conductividad térmica de un material son la temperatura, las fases químicas, la anisotropía térmica, la conductividad eléctrica, los campos magnéticos y la convección.  La temperatura tiene un efecto diferente cuando se trata de la conductividad térmica, especialmente en metales y no metales. Los metales tienen electrones libres que vagan por ellos, lo que significa que su conductividad es alta en comparación con los no metales que dependen de las vibraciones del entramado (Tritt, 2006, p.13).  
 

Muchos procesos dependen del conocimiento de la conductividad térmica, especialmente en las industrias de fabricación y procesamiento. Se trata de garantizar que se utilicen los materiales correctos en la fabricación de los productos que utiliza el ser humano. Por ejemplo, los materiales que tienen una alta conductividad térmica se utilizan sobre todo para la aplicación de disipadores de calor, como los calentadores, mientras que los materiales que son malos conductores térmicos se utilizan habitualmente como aislantes térmicos para evitar la pérdida de calor. Además, los procesos que generan mucho calor pueden requerir el uso de materiales que tengan una alta conductividad térmica para asegurar que el calor se canalice hacia fuera con el fin de evitar el sobrecalentamiento en las máquinas, mientras que los materiales con baja conductividad térmica pueden ser utilizados durante la construcción o en pequeños hornos para ralentizar la disipación de calor con el fin de aumentar la tasa de aislamiento. 

 

Referencias

Tritt, T. M. (2006). Conductividad térmica: Teoría, propiedades y aplicaciones. Nueva York: Springer Science and Business Media.