Conductividad térmica

Te explicamos qué es la conductividad térmica y los métodos que emplea esta propiedad. Además, sus unidades de medida y ejemplos.

¿Qué es la conductividad térmica?

La conductividad térmica es una propiedad de ciertos materiales capaces de transmitir el calor, es decir, permitir el paso de la energía cinética de sus moléculas a otras sustancias adyacentes. Se trata de una magnitud intensiva, inversa a la resistividad térmica (que es la resistencia de ciertos materiales a la transmisión del calor por sus moléculas).

La explicación de este fenómeno radica en que al calentarse un material, sus moléculas aumentan su energía cinética, es decir, incrementan su agitación. Las moléculas, entonces, son capaces de compartir ese extra de energía sin ocasionar movimientos globales de la materia (en eso se distingue de la convección térmica de los líquidos y gases), siendo esta capacidad muy elevada en los metales y en los cuerpos continuos, por lo general, y muy baja en los polímeros y otros materiales aislantes como la fibra de vidrio.

La conductividad térmica de un material se calcula a partir de un coeficiente (referido como λ) y es distinta dependiendo de su naturaleza molecular. Este cálculo se realiza en base a la siguiente fórmula:

λ = q/grad. T

donde q es el flujo de calor por unidad de tiempo y área, y grad.T es el gradiente de temperatura.

Cuanto mayor sea la conductividad térmica de un material, mejor conductor del calor resultará, y cuanto menor sea aquel, el material será más aislante. La temperatura, la convección, la conductividad eléctrica y los cambios de fase del material influyen todos en el resultado del coeficiente de conductividad térmica.

Ver también: Termómetro

Métodos de conducción térmica

Existen tres métodos de transmisión de calor en la naturaleza: conducción, convección y radiación.

• La conducción. Ocurre cuando el calor se transmite de un cuerpo a otro con diferente temperatura a través del mero contacto, sin que ocurra un desplazamiento de materia.
• La convección. Se produce a través del movimiento de partículas de la sustancia que transmite el calor, por lo que deberá tratarse siempre de un fluido (líquido o gas), ya sea por movimiento natural o forzado.
• La radiación. Ocurre cuando el calor se transmite entre dos sólidos de distinta temperatura sin que exista entre ellos ningún punto de contacto ni un sólido conductor. El calor se transmite en emisión de ondas electromagnéticas a la velocidad de la luz.

Unidades de medida de la conductividad térmica

La conducción térmica se mide, de acuerdo al Sistema Internacional, a partir de la relación W/(K.m), donde W son watts, K kelvin y m, metros. Esta unidad es equivalente a Joules sobre metro por segundo por Kelvin (J/m.s.K).

Una conductividad térmica de 1 vatio por metro por kelvin significa que un Julio (J) de calor se propaga a través de un material de 1m2 de superficie y un grosor de 1m, en 1 segundo, cuando la diferencia entre ambas sustancias sea de 1K.

Ejemplos de conductividad térmica

Algunos ejemplos de conductividad térmica son:

• El acero. Con una conductividad de 47 a 58 W/(K.m).
• El agua. Con una conductividad de 0,58 W/(K.m).
• El alcohol. Con una conductividad de 0,16 W/(K.m).
• El bronce. Con una conductividad de 116 a 140 W/(K.m).
• La madera. Con una conductividad de 0,13 W/(K.m).
• El titanio. Con una conductividad de 21,9 W/(K.m).
• El mercurio. Con una conductividad de 83,7 W/(K.m).
• La glicerina. Con una conductividad de 0,29 W/(K.m).
• El corcho. Con una conductividad de 0,03 a 0,04 W/(K.m).
• El oro. Con una conductividad de 308,2 W/(K.m).
• El plomo. Con una conductividad de 35 W/(K.m).
• El diamante. Con una conductividad de 2300 W/(K.m).
• El vidrio. Con una conductividad de 0,6 a 1,0 W/(K.m).
• El litio. Con una conductividad de 301,2 W/(K.m).
• La tierra húmeda. Con una conductividad de 0,8 W/(K.m).