Conducción

La conducción es el mecanismo de transferencia de calor en el que la energía térmica se transfiere de un punto a otro por medio de la interacción entre los átomos o moléculas de la materia. La conducción tiene lugar en sólidos, líquidos y gases.

La conducción no implica movimiento masivo de materia. Los gases transfieren calor por medio de colisiones directas entre las moléculas energéticas, y su conductividad térmica es baja comparada con los sólidos debido a que son medios diluidos. La conducción de energía en líquidos es igual a la de los gases, excepto que la situación es considerablemente más compleja ya que las moléculas están más cercanas entre sí y los campos de fuerza molecular ejercen una fuerte influencia sobre el intercambio de energía en el proceso de colisión. Los sólidos no metálicos transfieren el calor por medio de vibraciones reticuladas, por lo que no hay movimiento de los medios durante la propagación del calor. Los metales son mejores conductores que los no metales a temperaturas normales, ya que poseen electrones libres que transportan energía térmica.

La transferencia de calor por conducción obedece a la ley de Fourier, que establece que la tasa de conducción de calor Qconducción es proporcional al área de transferencia de calor (A) y al gradiente de temperatura (dT/dx), o:

Qconducción = - K A (dT/dx)

donde K, la conductividad térmica, mide la capacidad de un material para conducir el calor. Las unidades de K son W/m.oC o (Btu/s)/in.oF. Para la capa plana que aparece abajo, la tasa de conducción de calor está dada por:

Qconducción= - K A ( TCaliente - TFrío )/L

Esta figura muestra valores de rango de la conductividad térmica para líquidos, sólidos no metálicos y metales puros a temperatura y presión normales.

Dependencia de la conductividad térmica (K) con respecto a la temperatura

Para la mayoría de los materiales, K varía con la temperatura. Sube con la temperatura en los gases a baja presión, pero puede subir o bajar en los metales o líquidos.

La siguiente tabla enumera las conductividades térmicas (en W/m.oK) frente a la temperatura (en oK) para determinados materiales: