Conducibilità termica

La conducibilità è una proprietà degli elementi che sono conduttivi. Questo è il nome di quei materiali che hanno la capacità di trasmettere elettricità o calore.

Quando un materiale permette all'elettricità di passare attraverso di esso, si dice che lo ha reso elettricamente conduttivo. D'altra parte, se permette il passaggio del calore, si chiama conduttività termica.

Si può quindi dire che la conduttività termica è la proprietà di quegli elementi che permettono la trasmissione del calore. Questa proprietà fisica implica che, quando un materiale ha conducibilità termica, il calore passa da un corpo a temperatura più alta a un corpo a temperatura più bassa che è in contatto con esso.

Questo trasferimento di calore comporta lo scambio di energia interna (combinando potenza ed energia cinetica) di elettroni, atomi e molecole. Maggiore è la conducibilità termica, migliore è la conduzione del calore. La proprietà inversa è la resistività termica, che indica che minore è la conduttività termica, maggiore è l'isolamento dal calore (maggiore resistività).

Rispetto energia potenziale, possiamo dire che è il file di energia meccanica che è associato alla posizione di un corpo in un campo di forze (in questo caso stiamo parlando di energia elettrostatica o gravitazionale, tra gli altri) o la presenza di un campo di forze all'interno del corpo stesso (in questo caso l'energia sarebbe elastica). In altre parole, l'energia di potenza è il risultato del sistema di forze che influenza un dato corpo conservatore, in modo che il suo lavoro totale su una particella sia zero.

L'energia cinetica di un corpo, da parte sua, è quella che ha grazie al suo movimento. Questo è il lavoro necessario per ottenere la sua accelerazione dalla fine ad una data velocità. Quando il corpo ottiene questa energia durante l'accelerazione, la mantiene se non altera la sua velocità. Per tornare allo stato di riposo, è necessario fare un lavoro negativo con la stessa entità.

Rallentando la materia, l'energia cinetica media delle sue molecole aumenta e questo aumenta il loro livello di agitazione. A livello molecolare, la conduzione del calore avviene perché le molecole interagiscono tra loro, scambiandosi energia cinetica senza impegnarsi in movimenti globali significativi. Vale la pena ricordare che a livello macroscopico è possibile modellare questo fenomeno per mezzo della legge di Fourier.

La legge di Fourier indica che la conducibilità termica trasmette un flusso proporzionale per conduzione di trasferimento di calore (il processo mediante il quale il calore si diffonde in mezzi diversi), in un mezzo isotropo (uno spazio in cui le proprietà fisiche non sono legate alla direzione in cui vengono a contatto), che è proporzionale e opposto al gradiente di temperatura in quella direzione.

La formula della legge di Fourier afferma che il flusso di calore dato in un dato di superficie, misurato con un dato unitario, è uguale alla conduttività termica moltiplicata per il gradiente di temperatura all'interno del materiale, il tutto moltiplicato per -1.

I metalli sono buoni conduttori termici: questo perché sono utilizzati nei processi industriali dove la trasmissione del calore deve essere minimizzata. Altri materiali, come la fibra di vetro, hanno una conducibilità termica così bassa che possono essere usati come isolanti.

La capacità di conduzione del calore è indicata da una grande grandezza nota come coefficiente di conducibilità termica. Questo coefficiente, nel Sistema Internazionale di Unità, è espresso in watt / (metro x kelvin). Può anche essere espresso in BTU / (ora x torta x Fahrenheit) nel sistema anglosassone e in chilocalorie / (ora x metro x kelvin) nel sistema tecnico.