¿Qué es la conductividad térmica?
La conductividad térmica es la propiedad que tienen los materiales de transferir calor a través de ellos. En otras palabras, es la cantidad de calor que un material puede conducir en un tiempo determinado. Esta propiedad es importante en muchas aplicaciones, como el aislamiento de edificios, la refrigeración de maquinarias y la fabricación de materiales para la industria.
Diferentes materiales tienen diferentes conductividades térmicas. Los materiales con alta conductividad térmica son buenos conductores del calor, mientras que los que tienen baja conductividad térmica son malos conductores. Por ejemplo, el cobre tiene una alta conductividad térmica y se utiliza en la fabricación de tuberías de refrigeración, mientras que el poliestireno expandido tiene una baja conductividad térmica y se utiliza como aislante en paredes y techos.
¿Cómo se mide la conductividad térmica?
La conductividad térmica se mide en unidades de W/mK (vatios por metro kelvin). Para medir la conductividad térmica de un material, se utiliza un dispositivo llamado aparato de medición de conductividad térmica. Este dispositivo consta de un cilindro de metal con un calentador en el centro y una serie de sensores colocados en diferentes puntos del cilindro. Se aplica una diferencia de temperatura a través del cilindro, y los sensores miden la cantidad de calor que se transfiere a través del material.
El valor de la conductividad térmica puede variar según la temperatura y la presión del material. Por lo tanto, se especifica la temperatura y la presión a las que se midió la conductividad térmica en las especificaciones del material.
¿Qué es la ecuación de conductividad térmica?
La ecuación de conductividad térmica es una forma matemática de describir cómo se transfiere el calor a través de un material. La ecuación se escribe como:
Q = k A (T1 – T2) / d
Donde:
- Q es la cantidad de calor transferido por unidad de tiempo (en vatios)
- k es la conductividad térmica del material (en W/mK)
- A es el área a través de la cual se transfiere el calor (en m²)
- T1 y T2 son las temperaturas en los dos puntos donde se mide la transferencia de calor (en kelvin)
- d es la distancia entre los dos puntos donde se mide la transferencia de calor (en metros)
Ejemplo de aplicación de la ecuación de conductividad térmica
Supongamos que queremos calcular la cantidad de calor que se pierde a través de una pared de ladrillo durante una hora. La pared tiene un área de 10 m², una conductividad térmica de 0.7 W/mK, una diferencia de temperatura de 20 °C entre el interior y el exterior de la pared, y un espesor de 0.2 m.
Usando la ecuación de conductividad térmica, podemos calcular la cantidad de calor perdida por hora:
Q = k A (T1 – T2) / d
Q = 0.7 10 (20 + 273 – 273) / 0.2
Q = 35 vatios
Por lo tanto, la pared pierde 35 vatios de calor por hora debido a su conductividad térmica. Este resultado puede ser utilizado para mejorar la eficiencia energética de un edificio, por ejemplo, añadiendo un aislante térmico en la pared para reducir la pérdida de calor.
