Conducibilità termica

Significato, formula e valore della conducibilità termica per vari tipi di materiali

Conduttività - W/mK - Dipendenza dalla temperatura

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È importante sapere quale è l'attitudine che ha un materiale di trasmettere il calore solo per conduzione.

Significato di conducibilità

Il significato di conducibilità o conduttività termica k si ottiene invertendo l'equazione di Fourier che descrive il fenomeno della conduzione:

Essa rappresenta, dunque, la potenza termica scambiata attraverso una parete di superficie unitaria e avente lo spessore di 1 metro quando il gradiente di temperatura tra le due facce della parete è di 1 K.
Le sue unità di misura sono W/mK.

Tabella conducibilità dei materiali

La conducibilità termica è tipica di ogni materiale. Nella seguente tabella sono riportati alcuni valori della conducibilità a titolo indicativo.

Tipo di materiale	k (W/mK)
Materiali isolanti	0,001-0,17
Pannelli isolanti sottovuoto	0,0053-0,02
Aerogel	0,018
Capsule termoisolanti a cambiamento di fase	0,018
Schiuma poliuretano espanso (EPS)	0,024
Polipropilene	0,03
Lana di vetro	0,032
EPS+gomma	0,032
Gomma SBR+carta bitumata	0,033
Sughero+Gomma SBR	0,033
EPS+bitume	0,034
Polistirene espanso sinterizzato	0,035
Polistirene espanso	0,036
Fibra di mais	0,0364
Lana di pecora	0,037
Lana di roccia	0,037-0,04
Fibre di legno pressate	0,038
Fibra di cellulosa	0,039
Fibre naturali+poliestere	0,039
Polietilene espanso	0,04
Fibra di lino	0,04
Sughero biondo	0,04
Vetro granulare espanso	0,04
Fibra di canapa	0,042
Perlite espansa	0,042-0,053
Fibra di cocco	0,043
Vetro cellulare	0,048
Vermiculite espansa	0,049-0,072
Fibra di juta	0,05
Fibra di poliestere	0,054
Canna palustre	0,056
Lana di legno mineralizzata	0,075
Argilla espansa granulare	0,09
Pomice	0,1
Fibra di cocco+sughero	0,1
PVC	0,16
Materiali da costruzione per l'edilizia	0,034-2,3
Calce-Cemento naturale	0,085
Metalli	52-420

Conducibilità termica e temperatura

Per poter integrare l'equazione di Fourier è necessario esplicitare come la conducibilità è funzione della temperatura. Solo in seguito, grazie all'integrazione dell'equazione, si può giungere al calcolo dell'energia termica (ossia del calore sensibile) che viene trasferita per conduzione.
Per ogni tipo di materiale la conducibilità termica non è costante, ma funzione della temperatura. Tuttavia entro limitati intervalli di temperatura essa si può ritenere costante.
Se esigenze di calcolo non permettono di considerare il coefficiente k costante, è possibile esprimere il suo valore come funzione lineare della temperatura. Ma anche questa è un'approssimazione, tanto più precisa quanto più è ristretto l'intervallo di temperatura che si prende in considerazione.

Dunque, detta k₀ la conducibilità del materiale a 0 °C e chiamato beta il coefficiente di temperatura della conducibilità termica, è possibile esprimere k come funzione della temperatura T attraverso la seguente equazione:

Tale espressione della conducibilità va opportunamente sostituita nell'equazione di Fourier per poter procedere all'integrazione e calcolare, così, la potenza termica trasferita per conduzione.