Conductivitate termică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

(Redirecţionat de la Conductibilitate termică)

Conductivitatea termică este mărimea fizică prin care se caracterizează capacitatea unui material de a transmite căldura atunci când este supus unei diferenţe de temperatură.

În general, materialele cu conductivitate termică mare au în acelaşi timp şi o conductivitatea electrică mare, şi invers. De exemplu, metalele, buni conductori de electricitate sunt şi buni conductori termici, iar sticla, materialele plastice, gazele conduc foarte puţin atât căldura cât şi electricitatea. Există şi excepţii, de exemplu diamantul, care are o conductivitate termică extrem de mare (în jur de 1000 W m^-1 K^-1 pentru diamantul natural şi 2000-2500 W m^-1 K^-1 pentru diamantul sintetic pur), în timp ce din punct de vedere electric este un excelent izolator, având o conductivitate electrică infimă, de ordinul 10⁻¹⁶ S/m. În identificarea diamantelor veritabile conductivitatea termică este un indiciu mai sigur decât celelalte proprietăţi remarcabile, indicele de refracţie şi duritatea, ambele mari.

[modifică] Definiţie

În cazul simplu al unui corp omogen, cu o formă prismatică sau cilindrică dreaptă, unde diferenţa de temperatură se aplică la capete iar suprafeţele laterale sunt izolate termic, în regim staţionar secţiunile normale intermediare între surafaţa de intrare şi cea de ieşire a căldurii coincid cu izotermele, iar temperatura de-a lungul axei variază liniar. În acest caz, conductivitatea termică este egală numeric cu cantitatea de căldură (Q) transferată în unitatea de timp (τ) prin unitatea de arie (A) şi de-a lungul unei unităţi de grosime (L), când cele două feţe opuse diferă printr-o unitate de temperatură (T sau t):

$\lambda = \frac{\Delta Q}{\Delta \tau} \frac{L}{A \Delta T}$

În cazul general, folosind mărimi infinitezimale, conductivitatea termică într-un punct se defineşte ca fiind raportul dintre densitatea fluxului termic şi gradientul de temperatură din acel punct, în regim termic staţionar:^[1]

$\lambda = \frac {\dot{q}}{\nabla T} \,$

unde

$\dot{q} = \frac{\dot{Q}}{A}$ este densitatea de flux termic, [W/m²];

$\dot{Q} = \frac {dQ}{d \tau}$ este fluxul termic, [W];

$\nabla T$ este gradientul de temperatură, [K/m].

[modifică] Unitate de măsură

În sistemul internaţional de unităţi, conductivitatea termică este exprimată în waţi pe metru-kelvin, (W m^-1 K^-1) unde:

wattul este unitatea puterii
metrul este unitatea lungimii
kelvinul este unitatea temperaturii

[modifică] Mărimi înrudite

Conductivitatea termică medie este conductivitatea termică a unui material presupus omogen, determinată într-un anumit interval de temperatură şi exprimată corespunzător temperaturii medii din acel interval.^[1]
Conductivitatea termică echivalentă este conductivitatea termică medie a unui sistem eterogen.^[1]
Rezistivitatea termică este inversul conductivităţii termice; se măsoară în metru kelvin pe watt (m·K/W).^[1]
Rezistenţa termică a unui sistem termodinamic, măsurată între două suprafeţe izoterme ale acestuia, este raportul dintre diferenţa de temperatură dintre cele două suprafeţe şi fluxul de căldură (energia termică transferată în unitatea de timp).^[1] Se măsoară în kelvin pe watt (K/W).
Conductanţa termică este inversul rezistenţei termice şi se măsoară în watt pe kelvin (W/K).^[1]