Conduzione

La conduzione è il meccanismo di trasferimento termico nel quale l'energia termica si trasferisce da un punto ad un altro mediante l'interazione tra gli atomi o le molecole della materia. La conduzione si verifica nei solidi, nei liquidi e nei gas.

La conduzione non comporta grandi spostamenti di materia. I gas trasferiscono il calore tramite collisioni dirette tra le molecole energetiche e la relativa conducibilità termica è bassa rispetto ai solidi poiché questi diluiscono i mezzi. La conduzione di energia nei liquidi è la stessa che nei gas, ma la situazione è molto più complessa dal momento che le molecole sono più ravvicininate ed i campi di forza molecolare esercitano una forte influenza sullo scambio di energia durante la collisione. I solidi non di metallo trasferiscono il calore con le vibrazioni del lattice e ciò determina l'assenza di alcun movimento del mezzo mentre il calore si propaga. I metalli sono migliori conduttori rispetto ai non metalli a temperature normali perché i loro elettroni trasportano l'energia termica.

Il trasferimento termico per conduzione obbedisce alla legge di Fourier che stabilisce che la velocità di conduzione termica Qconduzione è proporzionale all'area di trasferimento termico (A) e al gradiente termico (dT/dx), o:

Qconducibilità = - K A (dT/dx)

dove K, la conduttività termica, misura la capacità di un materiale di condurre calore. Le unità di K sono W/m.oC o (Btu/s)/in.oF. Per il livello planare visualizzato sotto, la velocità di conduzione del calore è data da

Qconducibilità= - K A ( TH - TC )/L

Questa figura mostra i valori del range per la conduttività termica per i liquidi, solidi non metallici e i metalli puri a temperatura e pressione normale.

Dipendenza della temperatura della conducibilità termica (K)

Per la maggior parte dei materiali, K varia con la temperatura: aumenta con la temperatura nei gas a basse pressioni, ma può aumentare o diminuire nei metalli o nei liquidi.

La seguente tabella elenca le conducibilità termiche (in W/m.oK) rispetto alla temperatura (in oK) per i materiali selezionati: