Conducción Física

La energía térmica fluye a través de los sólidos por un proceso de conducción. Si un objeto del tipo de una barra de metal es calentado por un extremo, y no hay pérdida de calor por los lados, se produce un gradiente de temperatura a lo largo de la barra, que va desde el extremo caliente al frío. El declive exacto de la temperatura (o gradiente térmico) depende de la conductividad térmica de la sustancia en cuestión, propiedad constante en cada sustancia específica e independiente del declive de temperatura y de longitud. La mayoría de los metales conducen bien el calor y tienen, por lo mismo, mucha conductividad térmica. Esa conductividad es 1000 veces mayor que la de otros sólidos (como la madera y la tela) y líquidos, y unas 10 000 mayor que la de los gases. Esto significa en la práctica que si hay una diferencia de temperatura dada entre dos puntos distantes 1 m en una barra de metal, los puntos entre los que se produce la misma diferencia térmica distarían sólo 1 mm en un líquido y 0,1 mm en un gas. Por lo general, a mayor conductividad térmica, menor es el gradiente térmico necesario para que una cantidad fija de calor fluya desde el punto de temperatura más alta hasta el de temperatura más baja.

Los metales conducen bien el calor debido a su estructura atómica; tienen electrones libres para moverse entre los átomos que constituyen el metal en su conjunto. Cuando se calienta el metal, los electrones libres se mueven más aprisa y transmiten la energía chocando con los átomos metálicos con más frecuencia y mayor fuerza. Como esos electrones tienen libertad de movimiento, pueden transmitir la energía rápidamente por todo el metal. (Esos electrones libres -que llevan cargas eléctricas- es lo que hace que los metales conduzcan bien la electricidad. De hecho, a cualquier temperatura dada, la mayoría de los metales son buenos conductores, por igual, del calor y de la electricidad.) En los sólidos que son malos conductores del calor, todos los electrones están fijos a átomos o a moléculas individuales, y el calor se transmite al aumentar las vibraciones de sus átomos o moléculas constitutivos. Estos tienen mucha menos libertad de movimiento y por eso el calor se transmite por ellos con relativa lentitud.