Materiales que conducen bien el calor

¿es la madera un buen conductor del calor?

El método de la placa caliente protegida es una técnica de estado estacionario muy utilizada para medir la conductividad térmica. El material a ensayar se coloca entre una placa caliente y otra fría. Los parámetros utilizados para calcular la conductividad térmica son las temperaturas de estado estacionario, el calor utilizado para la placa caliente y el grosor del material. Puede utilizarse para rangos de temperatura de 80 a 1500 K y para materiales como plástico, vidrio y muestras de aislamiento. Es muy preciso, pero requiere un tiempo considerable para realizar la prueba.

El método del hilo caliente es una técnica transitoria y puede utilizarse para determinar la conductividad térmica de líquidos, sólidos y gases. El método de hilo caliente estándar utilizado para los líquidos consiste en colocar un hilo calentado en la muestra. La conductividad térmica se determina comparando el gráfico de la temperatura del hilo con el logaritmo del tiempo, cuando se dan la densidad y la capacidad.

En el caso de los sólidos, es necesaria una ligera modificación de este método por la que el alambre caliente se apoya en un soporte para que no haya penetración en el sólido. Funciona en el rango de temperaturas de 298 – 1800 K y es una técnica rápida y precisa, pero tiene una limitación clave: sólo funciona con materiales de baja conductividad.

Materiales con baja conductividad térmica

Las mezclas pueden tener conductividades térmicas variables debido a su composición. Tenga en cuenta que para los gases en condiciones habituales, la transferencia de calor por advección (causada por convección o turbulencia, por ejemplo) es el mecanismo dominante en comparación con la conducción.

Esta tabla muestra la conductividad térmica en unidades SI de vatios por metro-kelvin (W-m-1-K-1). Algunas mediciones utilizan la unidad imperial BTUs por pie por hora por grado Fahrenheit (1 BTU h-1 ft-1 F-1 = 1,728 W-m-1-K-1)[1].

Las conductividades térmicas se han medido con métodos de flujo de calor longitudinal, en los que la disposición experimental está diseñada de tal manera que el flujo de calor se produce sólo en la dirección axial, las temperaturas son constantes y se evita o minimiza la pérdida de calor radial. En aras de la simplicidad, las conductividades halladas por este método en todas sus variantes se denominan conductividades L, las halladas por mediciones radiales de este tipo se denominan conductividades R, y las halladas por flujo de calor periódico o transitorio se denominan conductividades P. Numerosas variaciones de todos los métodos anteriores y otros varios han sido discutidos por algunos G. K. White, M. J. Laubits, D. R. Flynn, B. O. Peirce y R. W. Wilson y otros teóricos que se anotan en una serie de datos internacionales de la Universidad de Purdue, volumen I páginas 14a-38a.[6].

Conductividad térmica de los materiales

La conductividad térmica es el término que describe la rapidez con la que un material absorbe el calor de las zonas de alta temperatura y lo traslada hacia las zonas de menor temperatura. Los mejores metales conductores del calor tienen una alta conductividad térmica y son útiles para muchas aplicaciones, como utensilios de cocina, intercambiadores de calor y disipadores de calor. Por otro lado, los metales con una menor tasa de transferencia de calor también son útiles cuando pueden actuar como escudo térmico en aplicaciones que generan grandes cantidades de calor, como los motores de los aviones.

Con una de las conductividades térmicas más bajas para una aleación metálica, el acero inoxidable tarda mucho más en conducir el calor lejos de una fuente que, por ejemplo, el cobre. Esto significa que una olla de acero inoxidable tardaría mucho más en calentar la comida que una olla con fondo de cobre (aunque el acero inoxidable tiene otras ventajas). Las turbinas de vapor y gas de las centrales eléctricas utilizan acero inoxidable por su resistencia al calor, entre otras propiedades. En arquitectura, los revestimientos de acero inoxidable pueden resistir más tiempo las altas temperaturas, manteniendo los edificios más frescos bajo la luz del sol.

El mejor conductor del calor y la electricidad

Si comparamos una aleación metálica con los metales puros que la componen, tenemos razón en que la aleación tiende a ser peor. Esto se debe a que el calor es conducido por ondas, sobre todo de electrones, pero también de sonido. La variación de un tipo de átomo a otro en una aleación crea una especie de entorno desigual, en el que las ondas rebotan en lugar de viajar mucho en una dirección. Por lo tanto, no conducen el calor tan bien de un lugar a otro. El mismo principio funciona bastante bien para los aislantes, en los que el calor es transportado sólo por las ondas sonoras, no por las ondas de electrones.Por supuesto, algunas de las mayores diferencias no se dan entre las diferentes aleaciones metálicas, sino entre los metales en su conjunto y los aislantes en su conjunto. mike w(publicado el 22/10/2007)Follow-Up #2: Stir tea and seeQ:¿qué práctica podrías hacer para demostrar que el cobre es un mejor conductor del calor en comparación con el acero hierro y el zinc?

Aparatos:    Una cuchara de plata (o de cobre si puedes encontrar una) * Una cuchara de acero inoxidable Una taza de té caliente Una cucharada de azúcar (opcional)Procedimiento:    Prepara el té y viértelo en la taza.    Remueve primero con la cuchara de acero inoxidable y luego con la de plata o cobre.      Las sensaciones en los dedos deberían convencerte de una u otra forma. LeeH*N.B. Una cuchara plateada no dará tan buenos resultados, debe ser plateada de cabo a rabo(publicado el 22/10/2007)Seguimiento #3: Metales buenos para conducir el calorQ:¿qué metales son mejores para conducir el calor?- helena (14 años)uk.A:

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