Conductividad Térmica

INTRODUCCION:

El calor puede ser transferido de un punto a otro mediante tres procesos distintos: conducción, convección y radiación. De lo que aquí se presenta es medir la cantidad de calor transferida por conducción.

En la conducción el calor se transmite a través de un medio material (en este caso a través del material en estudio) y no hay transporte de materia. La velocidad a la que se transfiere el calor a través del material (dQ/dt) se representa por la letra H, y se denomina flujo de calor. Empíricamente se halló que el flujo de calor es proporcional al área transversal a la dirección del flujo (A), a la diferencia de temperatura a ambos lados del material (∆T), e inversamente proporcional a la distancia recorrida desde el lugar a mayor temperatura (∆x). Es decir que:

H AT/x

Para lograr la igualdad de la expresión anterior se agregó una constante k, que es la llamada conductividad térmica:

H=dQ/dt=kAT/x

La conductividad térmica expresa la capacidad de un material dado en conducir el calor, y es propia e inherente de cada material. Para obtener el valor de la conductividad térmica hace falta hallar una expresión que permita determinar el calor transferido. Como la experiencia se basa en fundir un bloque de hielo dispuesto sobre el material a estudiar (ver “Desarrollo Experimental”), entonces vamos a medir ∆Q sabiendo que se necesitan 80 calorías para fundir 1 gramo de hielo. Esto se expresa de la siguiente manera:

El punto de fusión de la mantequilla es de unos 32º

Q=mLf

Donde m es la masa de hielo fundido y Lf es el calor de fusión, que es el calor necesario para fundir 1 gramo del material (en este caso 80 cal/g). Entonces ya tenemos la fórmula para calcular la conductividad térmica de cualquier material:

K=mLfx/tAT=(RLf h)/AT R = m/∆t; h = ∆x

Donde ∆t es el tiempo que tarda en fundirse la masa m de hielo, h es el ancho del material, A es el área efectiva a través de la cual se da la transferencia de calor, y ∆T es la diferencia de temperatura a ambos lados del material.

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