Conductividad Térmica
También: Conducción de calor, Conductividad calorífica, λ (lambda)
La conductividad térmica describe con qué eficiencia transporta un material energía calorífica a través de su interior y se expresa en vatios por metro y kelvin (W/(m·K)).
La conductividad térmica (símbolo λ, unidad W/(m·K)) es una propiedad del material que indica con qué rapidez transporta un sólido, un líquido o un gas energía calorífica desde una zona más caliente a una más fría. Cuanto mayor es el valor λ, más eficientemente conduce el material el calor. Los metales preciosos se encuentran entre los mejores conductores térmicos conocidos, una propiedad tan demandada en la industria como relevante para la calculadora de valor de fusión en el caso de las aleaciones.
Base física
El transporte de calor en los metales se produce principalmente a través de electrones libres, no solo mediante vibraciones de la red cristalina (fonones). Por eso los buenos conductores eléctricos suelen ser también buenos conductores térmicos: esta relación la describe la ley de Wiedemann-Franz:
λ / σ = L · T
Donde σ es la conductividad eléctrica, T la temperatura absoluta (en kelvin) y L el número de Lorenz (≈ 2,44 × 10⁻⁸ W·Ω/K²). La ley se cumple bastante bien para metales puros a temperatura ambiente.
Comparativa de metales preciosos
La plata encabeza la clasificación de los metales puros con 429 W/(m·K) y es el mejor conductor térmico metálico conocido. El cobre le sigue de cerca con 401 W/(m·K), razón por la cual domina como alternativa más económica en disipadores de calor e intercambiadores de calor. El oro alcanza 318 W/(m·K) y se emplea donde prima la resistencia a la corrosión, como en la industria aeroespacial o en la microelectrónica. El platino y el paladio se sitúan con unos 72 W/(m·K) claramente por debajo, pero destacan por su resistencia a altas temperaturas.
| Metal | λ en W/(m·K) | Aplicación principal (térmica) |
|---|---|---|
| Plata | 429 | Contactos, pasta, soldadura |
| Cobre | 401 | Disipadores, intercambiadores de calor |
| Oro | 318 | Microchips, industria aeroespacial |
| Platino | 72 | Termopares, altas temperaturas |
| Paladio | 72 | Catalizadores, electrodos |
Importancia práctica
En electrónica, la conductividad térmica determina con qué eficacia se refrigeran los procesadores y los semiconductores de potencia. Las pastas térmicas y las capas de sinterización con contenido de plata se consideran el estado del arte para chips de alto rendimiento. En el ámbito de la joyería y las aleaciones, cada componente de la aleación modifica el valor λ: la plata de ley (925) conduce ya sensiblemente peor que la plata pura, porque los defectos de red obstaculizan el movimiento de los electrones.
La conductividad térmica influye también en la llamada prueba del hielo con plata: la plata pura conduce el calor tan bien que un cubo de hielo colocado sobre un lingote de plata se funde notablemente más rápido que sobre la mayoría de los demás metales, una sencilla prueba de plausibilidad para uso doméstico.
En resumen
La plata es el mejor conductor térmico metálico de los elementos conocidos; el cobre y el oro le siguen a cierta distancia. Esta propiedad hace que los metales preciosos sean materiales imprescindibles en la electrónica de alto rendimiento, la industria aeroespacial y la ingeniería térmica, mucho más allá de su función como metal precioso de inversión.