Conductividad térmica de fluidos (líquidos y gases)
En física, un fluido es una sustancia que se deforma (fluye) continuamente bajo un esfuerzo cortante aplicado. Los fluidos son un subconjunto de las fases de la materia e incluyen líquidos , gases , plasmas y, en cierta medida, sólidos plásticos. Debido a que el espacio intermolecular es mucho mayor y el movimiento de las moléculas es más aleatorio para el estado fluido que para el estado sólido, el transporte de energía térmica es menos efectivo. La conductividad térmicade gases y líquidos es, por lo tanto, generalmente más pequeño que el de los sólidos. En líquidos, la conducción térmica es causada por difusión atómica o molecular. En los gases, la conducción térmica es causada por la difusión de moléculas desde el nivel de energía más alto al nivel más bajo.
Conductividad térmica de gases
El efecto de la temperatura, la presión y las especies químicas sobre la conductividad térmica de un gas puede explicarse en términos de la teoría cinética de los gases . El aire y otros gases son generalmente buenos aislantes, en ausencia de convección. Por lo tanto, muchos materiales aislantes (por ejemplo, poliestireno) funcionan simplemente al tener una gran cantidad de bolsas llenas de gas que evitan la convección a gran escala . La alternancia de la bolsa de gas y el material sólido hace que el calor se transfiera a través de muchas interfaces, lo que provoca una disminución rápida del coeficiente de transferencia de calor.
La conductividad térmica de los gases es directamente proporcional a la densidad del gas, la velocidad molecular media, y especialmente a la trayectoria libre media de la molécula. La ruta libre media también depende del diámetro de la molécula, con moléculas más grandes con mayor probabilidad de experimentar colisiones que las moléculas pequeñas, que es la distancia promedio recorrida por un portador de energía (una molécula) antes de experimentar una colisión. Los gases ligeros, como el hidrógeno y el helio, suelen tener una alta conductividad térmica . Los gases densos como el xenón y el diclorodifluorometano tienen baja conductividad térmica.
En general, la conductividad térmica de los gases aumenta con el aumento de la temperatura.
Conductividad térmica de líquidos
Como se escribió, en líquidos, la conducción térmica es causada por difusión atómica o molecular, pero los mecanismos físicos para explicar la conductividad térmica de los líquidos no se conocen bien. Los líquidos tienden a tener una mejor conductividad térmica que los gases, y la capacidad de fluir hace que un líquido sea adecuado para eliminar el exceso de calor de los componentes mecánicos. El calor puede eliminarse canalizando el líquido a través de un intercambiador de calor. Los refrigerantes utilizados en los reactores nucleares incluyen agua o metales líquidos, como sodio o plomo.
La conductividad térmica de los líquidos no metálicos generalmente disminuye al aumentar la temperatura.
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