Conductividad térmica de materiales comunes

¿Qué es la conductividad térmica?

Laconductividad térmica es una medida de la capacidad de un material para transferir calor. Indica la rapidez con la que el calor puede pasar a través de un material desde un lado más caliente a otro más frío. Las unidades utilizadas son vatios por metro-kelvin (W/m-K). Una conductividad térmica alta significa que el material transfiere calor con rapidez, mientras que los valores bajos indican que el material es un mal conductor. Los metales suelen tener una conductividad térmica alta. Materiales como la madera o los plásticos suelen tener una conductividad baja. Esta diferencia afecta al modo en que se utilizan estos materiales en aplicaciones como, por ejemplo, en sartenes, aislamientos o intercambiadores de calor.

El concepto puede sonar técnico, pero tiene aplicaciones en la vida real. Por ejemplo, la alta conductividad térmica del cobre es la razón por la que se utiliza en el cableado eléctrico y los utensilios de cocina. Por el contrario, las sustancias con baja conductividad térmica son buenos aislantes para casas y frigoríficos. Los datos de conductividad térmica ayudan a los ingenieros a elegir el material adecuado para tareas específicas.

Lista de conductividad térmica de materiales comunes

A continuación encontrará una lista de materiales comunes y sus valores típicos de conductividad térmica:

Metales (alta conductividad térmica)

Cerámica y aislantes

Polímeros y plásticos

Semiconductores

Otros materiales

- Cobre Aproximadamente 400 W/m-K.
El cobre es un metal muy utilizado en intercambiadores de calor y utensilios de cocina por su excelente capacidad de transferencia de calor.

- Aluminio: Alrededor de 205 W/m-K.
El aluminio es habitual en productos de cocina y materiales de construcción. Es ligero pero conduce bien el calor.

- Hierro: Alrededor de 80 W/m-K.
El hierro se encuentra en muchos elementos de construcción y maquinaria. Su conductividad lo hace adecuado para aplicaciones que necesitan una transferencia de calor moderada.

- Acero inoxidable: Alrededor de 15-20 W/m-K.
Por su menor conductividad, el acero inoxidable es adecuado para aparatos que requieren menos transferencia de calor. Suele utilizarse en equipos de cocina y piezas industriales.

- Vidrio: Normalmente en el rango de 1 W/m-K.
El vidrio se utiliza en ventanas y acristalamientos aislantes. Su propiedad de baja transferencia de calor lo hace eficiente para diseños de ahorro energético.

- Madera: Entre 0,1 y 0,2 W/m-K.
La madera sirve como material aislante en los hogares debido a su baja conductividad. Es habitual en muebles y estructuras de edificios.

- Plástico: Varía en torno a 0,1-0,5 W/m-K.
Los plásticos se utilizan en artículos domésticos y carcasas de aparatos electrónicos. Son malos conductores, lo que ayuda a minimizar la pérdida o ganancia de calor.

- Cerámica: Alrededor de 1-30 W/m-K.
Las cerámicas tienen un amplio rango debido a sus diferentes composiciones. Se utilizan en utensilios de cocina, electrónica y aplicaciones de alta temperatura. Por ejemplo, la porcelana tiene una conductividad menor que la cerámica técnica avanzada.

Estos valores son aproximados. En la práctica, la pureza, la composición y la temperatura pueden afectar a las cifras exactas. A la hora de elegir un material, los ingenieros se basan en datos fiables y en la experiencia para seleccionar la mejor opción para tareas de calefacción o refrigeración.

Las aplicaciones utilizan la conductividad térmica de muchas maneras. En el aislamiento de edificios, los materiales con baja conductividad mantienen el aire caliente dentro durante el invierno y fuera durante el verano. En los dispositivos electrónicos, las piezas de alta conductividad ayudan a repartir el calor y evitar daños. En las piezas de automoción, la conductividad térmica influye en la eficacia y la seguridad. Tanto los artesanos como los ingenieros han confiado durante mucho tiempo en estas cifras para orientar sus elecciones.

Conclusión

La conductividad térmica es una propiedad importante que desempeña un gran papel en la selección de materiales para diversas tareas. Hemos visto que metales como el cobre y el aluminio conducen muy bien el calor, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren una rápida transferencia de calor. Mientras tanto, materiales como la madera, los plásticos y el vidrio actúan como aislantes y se utilizan cuando se necesita retener o evitar el calor. Para más información técnica y asistencia, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Preguntas más frecuentes

F: ¿Qué indica la conductividad térmica?
P: Mide la rapidez con que el calor se desplaza a través de un material, lo que indica su eficiencia en la transferencia de calor.

F: ¿Por qué se utiliza el cobre en los utensilios de cocina?
P: Porque su alta conductividad térmica garantiza una distribución rápida y uniforme del calor.

F: ¿Cómo beneficia la baja conductividad térmica al aislamiento de los edificios?
P: Ralentiza la transferencia de calor, manteniendo los interiores calientes en invierno y frescos en verano.