Conductividad Térmica ¨ k¨

La conductividad térmica de un material es una medida de la capacidad del material para conducir calor. 

• Cuando la conductividad térmica es alta  indica que el material es un buen conductor del calor 
• Cuando la conductividad térmica  es bajo indica que es un mal conductor del calor  o que es un aislante. Como se puede observar en la tabla

Los materiales como el cobre y la plata, que son buenos conductores eléctricos, también lo son del calor y tienen valores elevados de conductividad térmica. En cambio los materiales como el caucho, la madera y la espuma de estireno son malos conductores del calor por tanto tendrán valores bajos de conductividad térmica.

Conductividad Térmica De Los Gases

La teoría cinética de los gases predice, y los experimentos lo confirman, que la conductividad térmica de los gases es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura termodinámica T  e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa molar M .Expresada de  manera matemática :

 Conductividad Térmica de un liquido

El mecanismo de conducción del calor en un líquido  se complica por el hecho de que las moléculas están más cercanas entre sí y ejercen un campo de fuerzas intermoleculares más intenso.

Las conductividades térmicas de los líquidos suelen encontrarse entre las de los sólidos y las de los gases. 

Normalmente, la conductividad térmica de una sustancia alcanza su valor máximo en la fase sólida y el mínimo en la fase gaseosa. A diferencia de los gases, las conductividades térmicas de la mayor parte de los líquidos decrecen al incrementarse la temperatura, constituyendo el agua una notable excepción. Como en caso de los gases, la conductividad de los líquidos disminuye al aumentarla masa molar.

   Conductividad Térmica de un sólido 

       En los sólidos la conducción del calor se debe a dos efectos:

ü  Las ondas reticulares de vibración inducidas por los movimientos de vibración de las moléculas, colocadas en posiciones más o menos fijas de una manera periódica conocida como red cristalina,

ü  La energía transportada por medio del  flujo libre de electrones en el sólido. La conductividad térmica de un sólido se obtiene al sumar la componente reticular y la electrónica.

  Qué sucede con la conductividad térmica de un metal líquido ?

La conductividad térmica de un metal liquido como  lo es el mercurio y el sodio presenta elevados valores y resultan apropiadas  para usarse cuando se desea una gran razón de transferencia de calor hacia un líquido, como por ejemplo  en las plantas nucleares de generación eléctrica.

Qué sucede con la  conductividad térmica de una aleación?

La conductividad térmica de una aleación de dos metales suele ser mucho más baja que la de cualquiera de ellos, como se observa en la tabla .Incluso, en un metal puro, pequeñas cantidades de moléculas “extrañas” que por sí mismas sean buenas conductoras perturban de manera grave la transferencia de calor en ese metal.

Por ejemplo, la conductividad térmica del acero que contenga sólo 1%de cromo es 62 W/m · °C, en tanto que las conductividades térmicas del hierro y el cromo son 83 y 95 W/m · °C, respectivamente.

Como se comporta la conductividad de los sólidos en el cero absoluto?

     Las conductividades térmicas de ciertos sólidos exhiben incrementos sorprendentes a temperaturas cercanas al cero absoluto, cuando estos sólidos se convierten en superconductores. Por ejemplo, la conductividad del cobre alcanza un valor máximo de alrededor de20 000 W/m · °C a 20 K, la cual es alrededor de 50 veces mayor a la correspondiente a la temperatura ambiente.

      Bibliografía 

     Yunus A. Cengel- Afshin J. Ghajar  Transferencia de Calor y Masa Fundamentos y Aplicaciones 4ta ed. [Consulta: 20 de noviembre del 2015 ]. Disponible en http://www.academia.edu/6473462/Transferencia_de_Calor_y_Masa_4ta_ed._-_Yunus_Cengel