Conductividad térmica
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La conductividad térmica es la capacidad de los materiales para dejar pasar el calor.
En otras palabras, la conductividad térmica es la capacidad de los elementos de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otros elementos cercanos.
Cuando se calienta la materia varía el comportamiento de su estado molecular, incrementándose su movimiento. Es decir, las moléculas salen de su estado de inercia o reposo y adquieren un movimiento cinético provocado por el aumento de temperatura.
Si a un elemento o cuerpo se le incrementa la temperatura por cualquier medio, decimos que la materia se calienta, este calor se desplaza desde la zona más caliente hasta el punto más alejado del foco calórico, variando su temperatura en la distancia de desplazamiento del calor y en el tiempo que transcurre en recorrer desde el punto más caliente hasta el lugar más frío.
La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
[editar] Ecuación de Fourier
La conducción del calor desde una zona hacia todos los puntos interiores de un sólido y en cualquier dirección, se demuestra que el flujo de calor es proporcional a la variación de temperatura en dicha dirección. Llamando t a la variable tiempo (segundos), S = m2 al elemento de superficie normal al eje X, que es la dirección considerada como referencia, resulta la siguiente expresión (ley de Fourier):
dQ/dt = - [K•S•(dT/dx)]
Donde la cantidad de calor absorbida o cedida se denomina: Q = dQ/dt, la unidad de medida para dQ en el sistema SI es el julio [J] y en el sistema técnico es la caloría [cal] o la kilocaloría [kcal]. Por lo tanto, la unidad de medida de Q (calor transferido por unidad de tiempo) es el [W]=[J]/[s].
El coeficiente de conductividad térmica de la materia, K y sus unidades de medidas en el sistema SI será: [W/m.K], siendo W (vatios) la potencia trasmitida, m (metro) la unidad de longitud, K (kelvin) la escala de medición de la temperatura.
El gradiente térmico (Gt) entre planos paralelos con un plano influido por un foco calorífico se calcula de la siguiente manera:
Gt = dT/dx = [ºC/m]
Donde dT = ºT = componente de variación de temperatura y su unidad de medida en el sistema SI serán los kelvin (K) o los grados centígrados (ºC), y dx = X = componente de variación de la longitud y su unidad de medida en el sistema SI será el metro (m).
Quedando la ecuación como:
Q = -K•S•Gt [W ó cal]
Si se despeja el coeficiente de conductividad térmica, tenemos:
K = -(Q/S•Gt), [W/m.K]
El signo negativo del segundo miembro de la ecuación de Fourier, indica que cuando el gradiente de temperatura es positivo (la temperatura disminuye con la distancia), el flujo de calor es hacia fuera del material (negativo) es decir que el material cede calor. Cuando el gradiente de temperatura es negativo (la temperatura aumenta con la distancia) el flujo de calor es hacia adentro (positivo) del material, es decir que el material absorbe calor.
Cada elemento en la naturaleza tiene su propio coeficiente de conductividad térmica.
