Condutividade térmica de materiais comuns
Condutividade térmica de materiais comuns — sólidos, líquidos e gases.
Visão Geral
A condutividade térmica (k) quantifica a capacidade de um material conduzir calor. É definida como a quantidade de calor transmitida através de uma espessura unitária, em uma direção normal a uma superfície de área unitária, devido a um gradiente de temperatura unitário em condições de regime permanente.
Unidades: W/(m·K) no SI; Btu/(hr·ft·°F) no Imperial.
Conversão de unidades: 1 W/(m·K) = 0.5779 Btu/(hr·ft·°F) = 0.85984 kcal/(h·m·°C)
Preservação do Texto Original da Fonte
A fonte define a condutividade térmica como uma propriedade do material e como transferência de calor através de espessura unitária, normal a uma área unitária, para um gradiente de temperatura unitário. Também identifica os símbolos comuns k, λ, e κ, com unidades W/(m K), J/(s m K), Btu/(hr ft °F), Btu in/(hr ft² °F), e kcal/(h m °C).
A fonte observa que temperatura e pressão influenciam a condutividade térmica, especialmente para fluidos e gases. Também sinaliza produtos contendo amianto com um aviso de saúde; a tabela restaurada mantém linhas de amianto para completude dos dados históricos, enquanto as notas de segurança abaixo afirmam que fibras de amianto são perigosas e requerem controles qualificados.
Fórmulas Principais
Lei de Fourier da Condução de Calor
Fluxo de calor condutivo em regime permanente através de uma parede plana ou laje.
Diferença de Temperatura
Onde T₁ é a temperatura do lado quente e T₂ é a temperatura do lado frio.
Variáveis
| Símbolo | Descrição | Unidade |
|---|---|---|
| q/A | Heat flux (heat transfer per unit area) | W/m² |
| k | Thermal conductivity | W/(m·K) |
| ΔT | Temperature difference across material | °C |
| L | Material thickness | m |
Condutividades Térmicas de Materiais Comuns
Esta tabela selecionada a 25 °C é um resumo derivado para varredura rápida. A tabela completa original da fonte, incluindo colunas específicas de temperatura a 25 °C, 125 °C e 225 °C quando disponível, é preservada abaixo.
Material | Condutividade Térmica (W/(m·K)) | Category |
|---|---|---|
| Diamond | 1000 | Crystal |
| Copper | 401 | Metal |
| Aluminum | 215 | Metal |
| Latão de Alumínio | 121 | Alloy |
| Ferro (forjado) | 80 | Metal |
| Aço Inoxidável | 17 | Alloy |
| Óxido de Alumínio | 30 | Ceramic |
| Agate | 10.9 | Mineral |
| Glass | 1.05 | Amorphous |
| Acrylic | 0.2 | Polymer |
| Acetals | 0.23 | Polymer |
| Água (líquido) | 0.606 | Liquid |
| Acetone | 0.16 | Liquid |
| Air | 0.0262 | Gas |
| Amônia (gás) | 0.0249 | Gas |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Calculadora de Condução
A calculadora abaixo é uma melhoria de migração baseada na lei de Fourier do texto-fonte; não é apresentada como uma calculadora original do Engineering ToolBox.
Fluxo de Calor Condutivo (Parede Plana)
Exemplo: Panela de Alumínio vs. Aço Inoxidável
Com uma diferença de temperatura de 20 °C através de uma parede de 5 mm:
- Alumínio (k = 215 W/(m·K)): q/A ≈ 860,000 W/m²
- Aço inoxidável (k = 17 W/(m·K)): q/A ≈ 68,000 W/m²
O alumínio conduz aproximadamente 12–13× mais calor que o aço inoxidável, é por isso que utensílios de cozinha de alumínio aquecem mais rápido e de forma mais uniforme.
Notas de Segurança sobre Temperatura, Pressão e Amianto do Fonte
Os valores de condutividade térmica variam com a temperatura e a pressão. A página fonte nota especificamente que isso é importante para fluidos e gases como ar, amônia, dióxido de carbono e água; use dados específicos de temperatura e pressão quando um projeto depender de cálculos precisos de transferência de calor.
Veja também variações de condutividade térmica com temperatura e pressão, para: Ar, Amônia, Dióxido de Carbono e Água.
Nota de segurança sobre amianto. A fonte também sinaliza o amianto como um risco à saúde. Isolamentos e placas contendo amianto podem ter valores úteis de condutividade térmica, mas as fibras de amianto são perigosas quando inaladas e estão associadas a doenças pulmonares graves e câncer. Não corte, perfure, remova ou especifique produtos de amianto sem procedimentos de remediação qualificados e controles regulatórios aplicáveis.
Tabelas de Fonte Original Restauradas
As tabelas a seguir são restauradas da página de fonte original para preservar os dados de referência completos.
Condutividades Térmicas de Materiais e Produtos Comuns
A tabela de fonte restaurada usa três colunas de condutividade específicas de temperatura: 25 °C (77 °F), 125 °C (257 °F) e 225 °C (437 °F). Células em branco significam que a fonte original não forneceu um valor para aquele material nessa temperatura.
Material / substância | Condutividade térmica a 25 °C (77 °F) (W/(m K)) | Condutividade térmica a 125 °C (257 °F) (W/(m K)) | Condutividade térmica a 225 °C (437 °F) (W/(m K)) |
|---|---|---|---|
| Acetals | 0.23 | — | — |
| Acetals | 0.23 | — | — |
| Acetone | 0.16 | — | — |
| Acetileno (gás) | 0.018 | — | — |
| Acrylic | 0.2 | — | — |
| Ar, atmosfera (gás) | 0.0262 | 0.0333 | 0.0398 |
| Ar, altitude 10000 m | 0.02 | — | — |
| Agate | 10.9 | — | — |
| Alcohol | 0.17 | — | — |
| Alumina | 36 | 26 | — |
| Aluminum | — | — | — |
| Latão de Alumínio | 121 | — | — |
| Óxido de Alumínio | 30 | — | — |
| Amônia (gás) | 0.0249 | 0.0369 | 0.0528 |
| Antimony | 18.5 | — | — |
| Maçã (85,6% de umidade) | 0.39 | — | — |
| Argônio (gás) | 0.016 | — | — |
| Arsenic | 50 | — | — |
| Placa de amianto-cimento1) | 0.744 | — | — |
| Folhas de amianto-cimento1) | 0.166 | — | — |
| Amianto-cimento1) | 2.07 | — | — |
| Amianto, solto1) | 0.15 | — | — |
| Placa de amianto para moinho1) | 0.14 | — | — |
| Asphalt | 0.75 | — | — |
| Madeira de balsa | 0.048 | — | — |
| Barium | 18.4 | — | — |
| Basalt | 1.67 | — | — |
| Beryllium | 200 | — | — |
| Bismuth | 8.1 | — | — |
| Bitumen | 0.17 | — | — |
| Camadas de betume/feltro | 0.5 | — | — |
| Carne bovina, magra (78,9% de umidade) | 0.43 - 0.48 | — | — |
| Benzene | 0.16 | — | — |
| Beryllium | — | — | — |
| Bismuth | 8.1 | — | — |
| Bitumen | 0.17 | — | — |
| Gás de alto-forno (gás) | 0.02 | — | — |
| Incrustação de caldeira | 1.2 - 3.5 | — | — |
| Boron | 25 | — | — |
| Brass | — | — | — |
| Bloco de concreto leve | 0.10 - 0.20 | — | — |
| Tijolo denso | 1.31 | — | — |
| Tijolo refratário | 0.47 | — | — |
| Tijolo isolante | 0.15 | — | — |
| Alvenaria comum (tijolo de construção) | 0.6 -1.0 | — | — |
| Alvenaria densa | 1.6 | — | — |
| Bromo (gás) | 0.004 | — | — |
| Bronze | — | — | — |
| Minério de ferro pardo | 0.58 | — | — |
| Manteiga (15% de teor de umidade) | 0.2 | — | — |
| Cadmium | — | — | — |
| Calcium | 200 | — | — |
| Silicato de cálcio | 0.05 | — | — |
| Carbon | 1.7 | — | — |
| Dissulfeto de carbono (gás) | 0.0073 | — | — |
| Dióxido de carbono (gás) | 0.0146 | — | — |
| Monóxido de carbono (gás) | 0.0232 | — | — |
| Ferro fundido | — | — | — |
| Celulose, algodão, polpa de madeira e regenerada | 0.23 | — | — |
| Acetato de celulose, moldado, chapa | 0.17 - 0.33 | — | — |
| Nitrato de celulose, celuloide | 0.12 - 0.21 | — | — |
| Cimento Portland | 0.29 | — | — |
| Cimento, argamassa | 1.73 | — | — |
| Materiais cerâmicos | — | — | — |
| Chalk | 0.09 | — | — |
| Chamota, argila refratária | 1.4 | — | — |
| Charcoal | 0.084 | — | — |
| Poliéter clorado | 0.13 | — | — |
| Cloro (gás) | 0.0081 | — | — |
| Aço cromo-níquel (aço níquel-cromo) | 16.3 | — | — |
| Chromium | — | — | — |
| Chrom-oxide | 0.42 | — | — |
| Gás de cidade | 0.064 | — | — |
| Argila, seca a úmida | 0.15 - 1.8 | — | — |
| Argila, saturada | 0.6 - 2.5 | — | — |
| Coal | 0.2 | — | — |
| Cobalt | — | — | — |
| Bacalhau (83% de teor de umidade) | 0.54 | — | — |
| Coke | 0.184 | — | — |
| Concreto leve | 0.1 - 0.3 | — | — |
| Concreto médio | 0.4 - 0.7 | — | — |
| Concreto denso | 1.0 - 1.8 | — | — |
| Concreto, pedra | 1.7 | — | — |
| Constantan | 23.3 | — | — |
| Copper | — | — | — |
| Corian (cerâmica preenchida) | 1.06 | — | — |
| Placa de cortiça | 0.043 | — | — |
| Cortiça, regranulada | 0.044 | — | — |
| Cork | 0.07 | — | — |
| Cotton | 0.04 | — | — |
| Algodão hidrófilo | 0.029 | — | — |
| Aço carbono | — | — | — |
| Isolamento de lã de algodão | 0.029 | — | — |
| Cuproníquel 30% | 30 | — | — |
| Diamond | 1000 | — | — |
| Terra de diatomáceas (Sil-o-cel) | 0.06 | — | — |
| Diatomite | 0.12 | — | — |
| Duralium | — | — | — |
| Terra, seca | 1.5 | — | — |
| Ebonite | 0.17 | — | — |
| Emery | 11.6 | — | — |
| Óleo de motor | 0.15 | — | — |
| Etano (gás) | 0.018 | — | — |
| Vapor de etanol | 0.015 | — | — |
| Ether | 0.14 | — | — |
| Etileno (gás) | 0.017 | — | — |
| Epoxy | 0.35 | — | — |
| Etileno glicol | 0.25 | — | — |
| Feathers | 0.034 | — | — |
| Isolamento de feltro | 0.04 | — | — |
| Fiberglass | 0.04 | — | — |
| Placa isolante de fibra | 0.048 | — | — |
| Placa dura de fibra | 0.2 | — | — |
| Tijolo de argila refratária 500 oC | 1.4 | — | — |
| Flúor (gás) | 0.0254 | — | — |
| Espuma de vidro | 0.045 | — | — |
| Diclorodifluorometano R-12 (gás) | 0.007 | — | — |
| Diclorodifluorometano R-12 (líquido) | 0.09 | — | — |
| Gasoline | 0.15 | — | — |
| Germanium | 59.9 | — | — |
| Glass | 1.05 | — | — |
| Vidro, pérolas, seco | 0.18 | — | — |
| Vidro, pérolas, saturado | 0.76 | — | — |
| Vidro, janela | 0.96 | — | — |
| Isolamento de lã de vidro | 0.04 | — | — |
| Glycerol | 0.28 | — | — |
| Gold | — | — | — |
| Granite | 1.7 - 4.0 | — | — |
| Graphite | 168 | — | — |
| Gravel | 0.7 | — | — |
| Solo, área muito úmida | 1.4 | — | — |
| Solo, área úmida | 1 | — | — |
| Solo, área seca | 0.5 | — | — |
| Solo, área muito seca | 0.33 | — | — |
| Placa de gesso | 0.17 | — | — |
| Hairfelt | 0.05 | — | — |
| Placa de fibra de alta densidade | 0.15 | — | — |
| Madeiras duras (carvalho, ácer..) | 0.16 | — | — |
| Hastelloy C | 12 | — | — |
| Hélio (gás) | 0.142 | — | — |
| Mel (12.6% de teor de umidade) | 0.5 | — | — |
| Ácido clorídrico (gás) | 0.013 | — | — |
| Hidrogênio (gás) | 0.168 | — | — |
| Cloreto de hidrogênio (gás) | 0.014 | — | — |
| Sulfeto de hidrogênio (gás) | 0.013 | — | — |
| Gelo (0 oC, 32 oF) | 2.18 | — | — |
| Indium | 81.6 | — | — |
| Inconel | 15 | — | — |
| Ferro em lingotes | 47 - 58 | — | — |
| Materiais isolantes | 0.035 - 0.16 | — | — |
| Iodine | 0.44 | — | — |
| Iridium | 147 | — | — |
| Iron | — | — | — |
| Iron-oxide | 0.58 | — | — |
| Isolamento de kapok | 0.034 | — | — |
| Kerosene | 0.15 | — | — |
| Criptônio (gás) | 0.0088 | — | — |
| Lead | — | — | — |
| Couro, seco | 0.14 | — | — |
| Limestone | 1.26 - 1.33 | — | — |
| LInoleum | 0.19 | — | — |
| Lithium | — | — | — |
| Isolamento de magnésia (85%) | 0.07 | — | — |
| Magnesite | 4.15 | — | — |
| Magnesium | — | — | — |
| Liga de magnésio | 70 - 145 | — | — |
| Marble | 2.08 - 2.94 | — | — |
| Mercúrio, líquido | — | — | — |
| Metano (gás) | 0.03 | — | — |
| Methanol | 0.21 | — | — |
| Mica | 0.71 | — | — |
| Milk | 0.53 | — | — |
| Materiais de isolamento de lã mineral, mantas de lã .. | 0.04 | — | — |
| Molybdenum | — | — | — |
| Monel | — | — | — |
| Neônio (gás) | 0.046 | — | — |
| Neoprene | 0.05 | — | — |
| Niobium | 53.7 | — | — |
| Nickel | — | — | — |
| Óxido nítrico (gás) | 0.0238 | — | — |
| Nitrogênio (gás) | 0.024 | — | — |
| Óxido nitroso (gás) | 0.0151 | — | — |
| Nylon 6, Nylon 6/6 | 0.25 | — | — |
| Óleo, lubrificante de máquina SAE 50 | 0.15 | — | — |
| Azeite de oliva | 0.17 | — | — |
| Osmium | 87.6 | — | — |
| Oxigênio (gás) | 0.024 | — | — |
| Ozônio (gás) | 0.019 | — | — |
| Palladium | 70.9 | — | — |
| Paper | 0.05 | — | — |
| Cera de parafina | 0.25 | — | — |
| Peat | 0.08 | — | — |
| Perlite, pressão atmosférica | 0.031 | — | — |
| Perlite, vácuo | 0.00137 | — | — |
| Resinas fenólicas fundidas | 0.15 | — | — |
| Compostos de fenol-formaldeído para moldagem | 0.13 - 0.25 | — | — |
| Fosforbronze | 110 | — | — |
| Pinchbeck | 159 | — | — |
| Pitch | 0.13 | — | — |
| Carvão de mina | 0.24 | — | — |
| Gesso leve | 0.2 | — | — |
| Gesso, tela metálica | 0.47 | — | — |
| Gesso, areia | 0.71 | — | — |
| Gesso, ripa de madeira | 0.28 | — | — |
| Plasticine | 0.65 - 0.8 | — | — |
| Plásticos espumados (materiais de isolamento) | 0.03 | — | — |
| Platinum | — | — | — |
| Plutonium | — | — | — |
| Plywood | 0.13 | — | — |
| Polyamid | 0.31 | — | — |
| Policarbonato | 0.19 | — | — |
| Polyester | 0.05 | — | — |
| Polietileno de baixa densidade, PEL | 0.33 | — | — |
| Polietileno de alta densidade, PEH | 0.42 - 0.51 | — | — |
| Poliisopreno de borracha natural | 0.13 | — | — |
| Poliisopreno de borracha dura | 0.16 | — | — |
| Polimetilmetacrilato | 0.17 - 0.25 | — | — |
| Polipropileno, PP | 0.1 - 0.22 | — | — |
| Poliestireno, expandido | 0.03 | — | — |
| Polystyrol | 0.043 | — | — |
| Espuma de poliuretano | 0.03 | — | — |
| Porcelain | 1.5 | — | — |
| Potassium | 102.4 | — | — |
| Batata, carne crua | 0.55 | — | — |
| Propano (gás) | 0.015 | — | — |
| Propileno (gás) | 0.017 | — | — |
| Politetrafluoroetileno (PTFE) | 0.25 | — | — |
| Policloreto de vinila, PVC | 0.19 | — | — |
| Vidro Pyrex | 1.005 | — | — |
| Mineral de quartzo | 3 | — | — |
| Radium | 18.6 | — | — |
| Radônio (gás) | 0.0033 | — | — |
| Metal vermelho | — | — | — |
| Rhenium | — | — | — |
| Rhodium | — | — | — |
| Rocha, sólida | 2 - 7 | — | — |
| Rocha, vulcânica porosa (Tufo) | 0.5 - 2.5 | — | — |
| Isolamento de lã de rocha | 0.045 | — | — |
| Papel de cobertura | 0.19 | — | — |
| Rosin | 0.32 | — | — |
| Borracha, celular | 0.045 | — | — |
| Borracha, natural | 0.13 | — | — |
| Rubidium | — | — | — |
| Salmão (73% de teor de umidade) | 0.5 | — | — |
| Areia, seca | 0.15 - 0.25 | — | — |
| Areia, úmida | 0.25 - 2 | — | — |
| Areia, saturada | 2 - 4 | — | — |
| Sandstone | 1.7 | — | — |
| Sawdust | 0.08 | — | — |
| Selenium | — | — | — |
| Lã de ovelha | 0.039 | — | — |
| Aerogel de sílica | 0.02 | — | — |
| Resina de silicone moldada | 0.15 - 0.32 | — | — |
| Carbeto de silício | 120 | — | — |
| Óleo de silicone | 0.1 | — | — |
| Silimanite | 151 | — | — |
| Silver | — | — | — |
| Lã de escória | 0.042 | — | — |
| Slate | 2.01 | — | — |
| Neve (temp < 0 oC) | 0.05 - 0.25 | — | — |
| Sodium | — | — | — |
| Madeiras macias (abeto, pinheiro ..) | 0.12 | — | — |
| Solo, argila | 1.1 | — | — |
| Solo, com matéria orgânica | 0.15 - 2 | — | — |
| Solo, saturado | 0.6 - 4 | — | — |
| Solda 50-50 | 50 | — | — |
| Soot | 0.07 | — | — |
| Vapor, saturado | 0.0184 | — | — |
| Vapor, baixa pressão | 0.0188 | — | — |
| Steatite | 2 | — | — |
| Aço, carbono | — | — | — |
| Aço, inoxidável | — | — | — |
| Isolamento de placa de palha, comprimido | 0.09 | — | — |
| Styrofoam | 0.033 | — | — |
| Dióxido de enxofre (gás) | 0.0086 | — | — |
| Enxofre, cristal | 0.2 | — | — |
| Hexafluoreto de enxofre | 0.011 | — | — |
| Sugars | 0.087 - 0.22 | — | — |
| Tantalum | — | — | — |
| Tar | 0.19 | — | — |
| Tellurium | 4.9 | — | — |
| Thorium | — | — | — |
| Madeira, amieiro | 0.17 | — | — |
| Madeira, freixo | 0.16 | — | — |
| Madeira, bétula | 0.14 | — | — |
| Madeira, lariço | 0.12 | — | — |
| Madeira, ácer | 0.16 | — | — |
| Madeira, carvalho | 0.17 | — | — |
| Madeira, pinheiro | 0.14 | — | — |
| Madeira, pockwood | 0.19 | — | — |
| Madeira, faia vermelha | 0.14 | — | — |
| Madeira, pinheiro vermelho | 0.15 | — | — |
| Madeira, pinheiro branco | 0.15 | — | — |
| Madeira, nogueira | 0.15 | — | — |
| Tin | — | — | — |
| Titanium | — | — | — |
| Tungsten | — | — | — |
| Uranium | — | — | — |
| Espuma de uretano | 0.021 | — | — |
| Vacuum | 0 | — | — |
| Vanadium | 30.7 | — | — |
| Grânulos de vermiculita | 0.065 | — | — |
| Éster vinílico | 0.25 | — | — |
| Water | 0.606 | — | — |
| Água, vapor (vapor) | — | 0.0267 | 0.0359 |
| Wax | 0.084 | — | — |
| Farinha de trigo | 0.45 | — | — |
| Metal branco | 35 - 70 | — | — |
| Madeira transversal à fibra, pinheiro branco | 0.12 | — | — |
| Madeira transversal à fibra, balsa | 0.055 | — | — |
| Madeira transversal à fibra, pinheiro amarelo, madeira | 0.147 | — | — |
| Madeira, carvalho | 0.17 | — | — |
| Lã, feltro | 0.07 | — | — |
| Lã de madeira, placa | 0.1 - 0.15 | — | — |
| Xenônio (gás) | 0.0051 | — | — |
| Zinc | — | — | — |
| Zirconium | 22.7 | — | — |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Imagens de Fonte Originais
As seguintes imagens de fonte originais são preservadas para evitar a perda de material de referência visual. Quando uma imagem contém dados de gráfico ou tabela, seus valores extraídos são representados nas tabelas, calculadoras ou gráficos interativos da página; as imagens restantes são mantidas como referências visuais de origem.
Notas de Engenharia
- Dependência da temperatura: A condutividade térmica dos gases aumenta com a temperatura; para a maioria dos metais e sólidos, diminui ligeiramente. Consulte dados específicos de temperatura para trabalhos de precisão.
- Transferência de calor global: O fluxo condutivo acima é apenas uma parte de um sistema real. A transferência de calor global depende dos coeficientes convectivos e da troca radiativa em ambas as superfícies. Use o coeficiente global de transferência de calor U para problemas multicamada ou acoplados a fluidos.
- Materiais anisotrópicos: Madeiras, compósitos e cristais podem ter diferentes valores de k ao longo de diferentes eixos. Use a condutividade direcional quando aplicável.
- Aviso sobre amianto: O amianto possui propriedades térmicas favoráveis, mas suas fibras causam mesotelioma e câncer de pulmão quando inaladas. Evite manuseio; use alternativas mais seguras.
- Seleção de isolamento: Para barreiras térmicas, deseja-se baixo k. O ar (k ≈ 0,026 W/(m·K)) e plásticos espumados são isolantes comuns.