Conductividad Termica

Conductividad térmica
Unidad I Mecanismos de transporte

Introducción
La temperatura es una propiedad intrínseca de la materia, que indica el nivel de energía de sus moléculas. Cuanto más elevada es la temperatura, mayor es la energía cinética o actividad molecular de la sustancia en cuestión. La conducción molecular del calor es simplemente una transferencia de energía debida a unadiferencia de temperaturas, entre moléculas de una sustancia sólida, líquida o gaseosa.
La transferencia de calor por conducción se evalúa por medio de la ley de Fourier, de la forma:
Qk = - k A (dT/dx)

El flujo de calor qk es positivo cuando el gradiente de temperatura dT/dx es negativo, resultado que es congruente con el Segundo Principio de la Termodinámica, e indica que el calor fluye en lamisma dirección que las temperaturas decrecientes.
La conductividad térmica es una propiedad que depende de la composición química del material, y se expresa en Btu/fthºF ó (W/mºK); en general, la conductividad térmica es más alta en los materiales sólidos, menor en los líquidos y mucho más reducida en los gases.
Se ha descrito la conductividad térmica como una propiedad de los materiales queresulta del modelo lineal entre el flujo de calor y el gradiente de temperaturas, sin embargo su significado físico puede partir del concepto de temperatura, entendida como la magnitud que permite determinar el grado de movilidad de las partículas, por esto la conductividad térmica puede verse como una capacidad para transmitir dicha movilidad de unas partículas a otras, sin embargo éste conceptoimplica que la conductividad térmica varíe según la naturaleza del material y la temperatura.

Índice:

Resumen…………………………………………………………………………………………..1

Introducción……………………………………………………………………………………..2

Origen de la conductividad térmica……………………………………………………4

Ley de Fourier……………………………………………………………………………………4

Diferentes conductividades térmicas…………………………………………………5
* Variación de laconductividad térmica con la temperatura………6
* Conductividades térmicas de diversos materiales……………………8

Coeficiente de conductividad térmica………………………………………………..9

Determinación del coeficiente de conductividad térmica…………………..10

Origen molecular de la conductividad térmica
Cuando una estructura se ve sometida a un gradiente térmico, los iones y electrones modifican su estado de movimiento,intensificándose en la zona de mayor temperatura. Al aumentar el estado de movimiento de los iones, aumentan el volumen ocupado generándose una dilatación, y al aumentar su distancia inter iónica disminuye su estabilidad, por lo que el metal se ablanda y puede ser moldeado con menor energía que si fuera en frío.

Los electrones por su parte, aceleran su desplazamiento por lo cual se producen impactosdisipándose calor hacia el exterior, y a medida que se continúa agregando calor los impactos se vuelven más intensos y frecuentes llegando a fundir el material.

A medida que la nube electrónica se desplaza, el material aumenta su temperatura en otras zonas, transmitiendo el calor.

Ley de Fourier
La ley de Fourier es la forma de transmitir el calor en cuerpos sólidos; se calienta un cuerpo,las moléculas que reciben directamente el calor aumentan su vibración y chocan con las que las rodean; estas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan, por esta razón, si el extremo de una varilla metálica se calienta con una flama, transcurre cierto tiempo hasta que el calor llega al otro extremo. El calor no se transmite con la misma facilidadpor todos los cuerpos. Existen los denominados "buenos conductores del calor", que son aquellos materiales que permiten el paso del calor a través de ellos. Los "malos conductores o aislantes" son los que oponen mucha resistencia al paso de calor.
La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Establece que la tasa de transferencia de calor por conducción en una dirección dada, es...