PROPIEDADES TÉRMICAS

1. PROPIEDADES TÉRMICAS • Conductividad térmica. • Capacidad térmica Volumétrica. • Difusividad térmica. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Nos da cuenta de la capacidad de un material de transmitir energía. • La conductividad térmica de un sólido es mayor que la de un líquido, que a su vez es mayor que la de un gas. Esta tendencia se debe en gran parte a las diferencias en el espacio intermolecular.

2. Conductividad térmica para diversos estados de la materia.

3. Dependencia de la conductividad térmica de algunos sólidos con la temperatura:

4. AISLANTES TÉRMICOS Se componen de materiales de baja conductividad térmica combinados para lograr un sistema de conductividad térmica aún más baja. Ejemplos: los aislantes de espuma (materiales plásticos y de vidrio), los aislantes tipo fibra. ESTADO LÍQUIDO Y GASEOSO Como el espacio intermolecular es mucho mayory el movimiento de las moléculas es más aleatorio para el estado líquido y gaseoso, el transporte de energía es menos efectivo que para un sólido.

5. La conductividad térmica de un gas aumenta con el incremento de la temperatura y con la disminución del peso molecular. Figura 2.3 Conductividad térmica de algunos gases

6. =ρCp Capacidad Térmica Volumétrica, mide la capacidad de un material para almacenar energía térmica y es igual al producto de la densidad por el calor específico (J/m3*K). Por esta razón se dice que los gases al tener muy pequeñas densidades son poco adecuados para el almacenamiento de energía térmica. Por otra parte los sólidos y los líquidos son excelentes medios de almacenamiento de energía.

7. Difusividad Térmica α Mide la capacidad de un material para conducir energía térmica en relación con su capacidad para almacenar energía térmica. Y se define como: Tiene unidades de m2/s • Materiales de alta difusividad térmica, responderán rápidamente a cambios en su medio térmico. • Materiales de baja difusividad térmica responderán más lentamente y tardaran más en alcanzar una nueva condición de equilibrio

8. ESTADO SÓLIDO El transporte de energía térmica se debe a la migración de los electrones libres, ke y a la estructura cristalina, kl. • Para metales puros de baja resistencia eléctrica, ke es mucho mayor quekl. • Para aleaciones, que son generalmente de alta resistencia eléctrica la contribución de kl es importante. • Para sólidos no metálicos, k esta determinada principalmente por kl.

9. Conductividad Eléctrica La propiedad que poseen algunas sustancias de tener electrones libres, capaces de desplazarse, se llama conductividad eléctrica.  Estos materiales serán capaces, baja la acción de fuerzas exteriores, de "conducir" la electricidad, ya que existe una carga eléctrica (los electrones) que pueden moverse en su interior. Basándose en el criterio de mayor o menor conductividad, se pueden clasificar los materiales en tres grupos:  CONDUCTORES: Son aquellos con gran número de electrones en la Banda de Conducción, es decir, con gran facilidad para conducir la electricidad (gran conductividad). Todos los metales son conductores, unos mejores que otros. Buenos conductores son: la plata, el cobre, el aluminio, el estaño. Malos conductores son: el hierro,y el plomo. AISLANTES O DIELECTRICOS: Son aquellos cuyos electrones están fuertemente ligados al núcleo y por tanto, son incapaces de desplazarse por el interior y, consecuentemente, conducir. Buenos aislantes son por ejemplo: la mica, la porcelana, el poliéster, el aire. SEMICONDUCTORES: Algunas sustancias son poco conductoras, pero sus electrones pueden saltar fácilmente de la Banda de Valencia a la de Conducción, si se les comunica energía exterior: son los semiconductores, de gran importancia en la electrónica. Algunos ejemplos son: el Silicio, y el Germanio.

10. La conducción electrónica es característica de los sólidos metálicos y de los semiconductores. Para distinguir entre un metal y un semiconductor se utiliza el consiguiente criterio basado en la dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura. Un conductor metálico es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica disminuye al aumentar la temperatura. Un semiconductor es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica aumenta al hacerlo la temperatura. Un sólido aislante es una sustancia que presenta una baja conductividad eléctrica; sin embargo cuando su conductividad se puede medir, ésta aumenta con la temperatura, como ocurre en los semiconductores. A todos los efectos se pueden considerar dos comportamientos eléctricos básicos, el metálico y el semiconductor. Los valores típicos de la conductividad eléctrica de los metales están en el rango de 10-105 ohm-1 cm-1 y los aislantes presentan conductividades menores de 10-12 ohm-1 cm-1. Los semiconductores presentan conductividades intermedias (10-5-102 ohm-1cm-1). Un superconductor es una clase especial de material que presenta resistencia eléctrica cero por debajo de su temperatura crítica

11. La figura muestra la variación de la conductividad eléctrica con la temperatura. Siemens=ohm-1