Conductivitat tèrmica

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

La conductivitat tèrmica (simbolitzada λ o k) és la mesura de la facilitat amb la que la calor passa a través d'un material i depèn únicament de la natura del material i no de la seva forma. Tècnicament, és la quantitat de calor que passa per unitat de temps a través d'una secció de material d'una unitat d'àrea, sotmesa a un gradient de temperatura entre les dues cares.[1][2]

La conductivitat tèrmica es pot definir com la constant de proporcionalitat entre el flux de calor i observar i el gradient de temperatura que el provoca:

Conductivitat tèrmica = flux de calor / (gradient de temperatura)

o en fórmules, en el supòsit que una barra llarga d amb secció S, i que té els seus dos extrems en contacte amb dues fonts de calor a diferents temperatures:

 k=\frac{Q_{taxa} \cdot d}{S \cdot (T_2 - T_1)}

on:

  • Qtaxa és la taxa de transferència de calor o flux de calor (mesurat en watts), és a dir, la quantitat de calor que passa per unitat de temps a través de la secció S de la barra;
  • D és la longitud de la barra (és a dir, la distància entre els punts a temperatura T_1 i T_2), que se suposa uniforme;
  • S és l'àrea de la secció transversal de la barra, perpendicular respecte a la direcció del gradient de temperatura, és a dir, la direcció en la qual es mesura la longitud d;
  • T1 e T2 són les temperatures en els extrems de la barra.

Unitats[modifica | modifica el codi]

En el SI d'unitats la conductivitat tèrmica es mesura en watts per metre kelvin, W/(m·K)

Conductivitat tèrmica d'alguns materials[modifica | modifica el codi]

Normalment, la conductivitat tèrmica va aparellada a la conductivitat elèctrica, com per exemple, en el cas dels metalls, que presenten un valor elevat d'amdues. Una excepció notable és la del diamant, que presenta una alta conductivitat tèrmica però una baixa conductivitat elèctrica. El nou nanomaterial grafè, té una conductivitat tèrmica de 5000 W·m-1·K-1 aproximadament, situant-lo com a un material molt més conductor que el diamant.

Conductibilitat tèrmica d'algunes substàncies comuns
Substància W·m-1·K-1
Diamant natural 1000[3] - 2200[4]
Plata 406[5]-407[6]-418[7]−427[8]-429[9][3][10]
Coure 353.1[6]−368.7[6]−385[5]-386[6][7]-390[11]-401[9][12]
Or 314[5]-315[6]-318[7][13]
Alumini 204.3[6]-205[5]−214.6[6]-220[7]-237[11][8][14]−249.3[6]-250[9]
Llautó 111
Platí 70
Quars 8
Vidre 1
Aigua destil·lada 0,6
Maó 0,8
Llana 0,05
Vermiculita 0,046
Poliestirè expandit 0,03
Aire sec (a 300 K, 100 kPa) 0,026
Aerogel de sílice 0,013 en panells al buit a la pressió de 1,7 x 10-5 atmosferes

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Montse Bosch. Avaluació energètica d'edificis: l'experiència de la UPC, una metodologia d'anàlisi. Edicions UPC, 2006, p. 163–. ISBN 9788483018613 [Consulta: 27 maig 2011]. 
  2. Auguet Sangrá, Carlota + altres. Temperatura i calor. Teoria i problemes. Edicions UPC, p. 30–. ISBN 9788498802993 [Consulta: 27 maig 2011]. 
  3. 3,0 3,1 CRC handbook of chemistry and physics
  4. Anthony, T. R.; Banholzer, W. F.; Fleischer, J. F.. «Thermal conductivity of isotopically enriched 12C diamond». Physical Review B, 42, 2, 1989-12-27, pàg. 1104–1111. DOI: 10.1103/PhysRevB.42.1104.
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 HyperPhysics, most from Young, Hugh D., University Physics, 7th Ed., Addison Wesley, 1992. Table 15-5. (most data should be at 293 K (20oC;68oF))
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 The Engineering Toolbox, Thermal conductivity of some common metals
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 EngineersEdge, Properties of metals
  8. 8,0 8,1 Greg Becker, Chris Lee, and Zuchen Lin. «Thermal conductivity in advanced chips — Emerging generation of thermal greases offers advantages». Advanced Packaging, July 2005, pp.2–4 [Consulta: 4 març 2008].
  9. 9,0 9,1 9,2 [enllaç sense format] http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-metals-d_429.html
  10. [enllaç sense format] http://www.goodfellow.com/E/Silver.html
  11. 11,0 11,1 Hukseflux Thermal Sensors
  12. [enllaç sense format] http://www.goodfellow.com/E/Copper.html
  13. [enllaç sense format] http://www.goodfellow.com/E/Gold.html
  14. [enllaç sense format] http://www.goodfellow.com/E/Aluminium.html