Conductividad térmica
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.
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.
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:
Cuando se calienta la materia la energía cinética promedio de sus moléculas aumenta.
Todos los sólidos y los fluidos con flujo laminar tienen la posibilidad de transferir calor mediante conducción térmica, mientras que la convección térmica en general solo resulta posible en fluidos con flujo turbulento.
La conducción cambia dependiendo de si son gases, líquidos o sólidos.
Si una molécula se desplaza desde una zona de mayor temperatura a otra de menor temperatura, lo hace en línea recta y transfiere la energía cinética a estas otras que poseen menor energía cinética.
Cuando la presión es muy baja vacío entonces la conductividad tiende a cero porque las moléculas cesan el movimiento que les permite la transferencia.
Para líquidos, las moléculas están más juntas entre sí y los campos de fuerzas intermoleculares son mayores por lo que la teoría cinética ya no es aplicable.
En metales puros, la resistividad eléctrica frecuentemente se incrementa de manera proporcional a la temperatura, y por tanto la conductividad térmica permanece aproximadamente constante.
Como resultado la conductividad del agua es 0.58 W/(m·K) y cuando se congela es 1.6 W/m·K) a una atmósfera de presión.
Sin embargo, la correlación general entre conductancia eléctrica y térmica no se mantiene para otros materiales, debido a la importancia de la transmisión por fotones en no metales.
Aislantes naturales y biológicos como el pelaje y las plumas alcanzan efectos similares inhibiendo dramáticamente la convección del aire o el agua cerca de la piel del animal.
Los gases ligeros, como el hidrógeno y el helio típicamente tienen alta conductividad térmica.
La propiedad reducida se encuentra en función de la temperatura y presión relativas.
En la región líquida, la correlación es aún menos satisfactoria y se observan máximos de la curva K frente a T para sustancias polares como el agua.
La conductividad calorífica para mezclas gaseosas se estima por métodos pseudocríticos.
En caso de trabajar con mayores presiones hay que aplicar un factor de corrección así como la fugacidad para corregir la presión real a la que se somete un gas.
En los sólidos amorfos ejerce gran importancia el grado de orientación molecular.
Para metales puros, se utiliza la ecuación de Wiedemann-Franz-Lorenz que predice que la conductividad térmica se relaciona con la temperatura absoluta y la conductividad eléctrica mediante el número de Lorentz, un número adimensional.
Esta ecuación se basa en que los electrones libres son los principales portadores de calor en los metales puros.
