Condución de calor

A condución de calor é un mecanismo de transferencia de enerxía térmica entre dous sistemas baseado no contacto directo das súas partículas sen fluxo neto de materia e que tende a igualar a temperatura dentro dun corpo e entre diferentes corpos en contacto por medio de ondas. Está presente en todos os estados da materia e cada substancia ten unha condutividade térmica característica.

A condución da calor é moi reducida no espazo ultra alto baleiro e é nula no espazo baleiro ideal, espazo sen enerxía.

O principal parámetro dependente do material que regula a condución de calor nos materiais é a condutividade térmica, unha propiedade física que mide a capacidade de condución de calor ou capacidade dunha substancia de transferir o movemento cinético das súas moléculas ás súas propias moléculas adxacentes ou a outras substancias coas que está en contacto. A inversa da condutividade térmica é a resistividade térmica, que é a capacidade dos materiais para opoñerse ao paso da calor.

Lei de Fourier

Os mecanismos de transferencia de enerxía térmica son de tres tipos:

A transferencia de enerxía ou calor entre dous corpos diferentes por condución ou convección require o contacto directo das moléculas de diferentes corpos, e se diferencian en que na primeira non hai movemento macroscópico de materia mentres que na segunda si o hai. Para a materia ordinaria a condución e a convección son os mecanismos principais na "materia fría", xa que a transferencia de enerxía térmica por radiación só representa unha parte minúscula da enerxía transferida. A transferencia de enerxía por radiación aumenta coa cuarta potencia da temperatura (T4), sendo só unha parte importante a partir de temperaturas superiores a varios miles de kelvin.

A condución térmica está determinada pola lei de Fourier. Establece que a taxa de transferencia de calor por condución nunha dirección dada, é proporcional ao área normal á dirección do fluxo de calor e ao gradiente de temperatura nese enderezo.

{\frac {\partial Q_{x}}{\partial t}}=-\lambda A{\frac {\partial T}{\partial x}}

onde $Q_{x}$ é a taxa de fluxo de calor que atravesa a área A na dirección x, a constante de proporcionalidade λ chámase condutividade térmica, T é a temperatura e t o tempo.

Condutividade térmica

A condutividade térmica é unha propiedade intrínseca dos materiais que valora a capacidade de conducir a calor a través deles. O valor da condutividade varía en función da temperatura á que se atopa a substancia, polo que adoitan facerse as medicións a 300 K co obxecto de poder comparar uns elementos con outros.

É elevada en metais e en xeral en corpos continuos, e é baixa nos gases (a pesar de que neles a transferencia pode facerse a través de electróns libres) e en materiais iónicos e covalentes, sendo moi baixa nalgúns materiais especiais como a fibra de vidro, que se denominan por iso illantes térmicos. Para que exista condución térmica fai falta unha substancia, de aí que é nula no baleiro ideal, e moi baixa en ambientes onde se practicou un baleiro elevado.

Nalgúns procesos industriais trabállase para incrementar a condución de calor, ben utilizando materiais de alta condutividade ou configuracións cun elevado área de contacto. Noutros, o efecto buscado é xusto o contrario, e deséxase minimizar o efecto da condución, para o que se empregan materiais de baixa condutividade térmica, baleiros intermedios, e dispóñense en configuracións con pouca área de contacto.