Calculadora de conductividad térmica

La conductividad térmica describe la facilidad con la que un material conduce calor. Un valor alto indica que el calor atraviesa el material con eficiencia; uno bajo indica aislamiento térmico. Esta calculadora despeja la ley de Fourier para conducción estacionaria unidimensional a través de una capa plana: k = Q̇L/(AΔT). En esta expresión, k es la conductividad térmica, Q̇ la tasa de transferencia de calor, L el espesor, A el área perpendicular al flujo y ΔT la diferencia de temperatura entre ambas caras. La unidad SI es el vatio por metro-kelvin, escrita W/(m·K). Una diferencia de temperatura tiene el mismo valor numérico en kelvins y grados Celsius, por lo que una diferencia medida en °C puede introducirse directamente como kelvins. No sustituyas ΔT por temperaturas absolutas: resta la temperatura de la cara fría a la de la caliente. La tasa de transferencia de calor es potencia en vatios, no energía térmica acumulada en julios. Si el experimento registra energía durante un intervalo, divide los julios entre los segundos antes de usar la calculadora. La ley de Fourier predice que el flujo de calor aumenta con la conductividad, el área y la diferencia de temperatura, mientras que una capa más gruesa lo reduce. Despejar la conductividad es habitual en ensayos de placa caliente protegida, laboratorios educativos, análisis de materiales de construcción y estudios preliminares de aislamiento. Los valores típicos abarcan varios órdenes de magnitud. Gases y espumas tienen valores bajos; los aislantes de construcción suelen rondar las centésimas de W/(m·K); el vidrio y el concreto son más altos, y los metales pueden alcanzar decenas o cientos de W/(m·K). El cálculo supone condiciones estacionarias, material uniforme, conductividad constante, flujo unidimensional y resistencia térmica de contacto despreciable. La convección y la radiación superficiales deben controlarse o contabilizarse por separado. Humedad, temperatura, densidad, orientación del grano, variaciones de fabricación y defectos pueden alterar la conductividad aparente. Para paredes multicapa, geometrías curvas, calentamiento transitorio o propiedades dependientes de la temperatura, usa una red de resistencias térmicas o un modelo más completo. Los valores experimentales deben incluir la incertidumbre del espesor, el área, los sensores y las correcciones por pérdidas de calor. Considera el resultado una estimación ideal salvo que el montaje cumpla una norma de ensayo reconocida.