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La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras, la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia para transferir la energía cinética de sus moléculas a otras adyacentes o a sustancias con las que está en contacto. En los sólidos metálicos, el calor al igual que la electricidad, es conducido por los electrones libres que se mueven en la red estructural del metal. En todos los sólidos, incluso en los metálicos, el calor se conduce mediante la transmisión de energía vibratoria de los átomos adyacente. Los sólidos no metálicos son aislantes por su baja conductividad térmica. En el Sistema Internacional de Unidades, la conductividad térmica se mide en W/(m·K) (equivalente a J/(m·s·K))
La conductividad térmica (a menudo representada como k, λ, o κ) es la capacidad intrínseca de un material para conducir calor. Es uno de los tres métodos de transferencia de calor, siendo los otros dos: convección y radiación. Los procesos de transferencia de calor pueden cuantificarse en términos de las ecuaciones de velocidad correspondientes. La ecuación de velocidad en este modo de transferencia de calor está basada en la Ley de Fourier de conducción de calor.
La conductividad térmica es una magnitud intensiva porque no depende de la masa y al dividir la porción de materia en pequeños pedazos sus propiedades no son aditivas. Su magnitud inversa es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. Para un material isótropo (sus propiedades no cambian con la dirección) la conductividad térmica es un escalar:
donde:
, es la densidad de flujo de calor (por unidad de tiempo y unidad de área). Es un campo escalar por lo que las ecuaciones de variación de temperatura no son tan complejas.
, es el gradiente de temperatura.
Una conductividad térmica de 1 vatio por metro y kelvin indica que una cantidad de calor de un julio (J) se propaga a través de un material por conducción térmica:
en 1 segundo
por una superficie de 1 m²
por un espesor de 1 m que es la separación entre las dos capas.
cuando la diferencia de temperaturas entre las dos caras es de 1 K.
Cuanto mayor sea su conductividad térmica, un material será mejor conductor del calor. Cuanto menor sea, el material será más aislante. Por ejemplo, el cobre tiene una conductividad de 380 vatios por kelvin y metro, y es más de 10000 veces mejor conductor del calor que el poliuretano (0,035 vatios por kelvin y metro).
Respuesta:
La conducción es uno de los tipos de transferencia térmica que permite que el calor se transmita de un objeto caliente a uno frío. La conducción difiere de la convección en que, en conducción, no hay transporte de materia. El calor, que es una forma de energía, corresponde a la agitación de los átomos de la materia.