Lämpöjohtavuuskerroin

Lämpöjohtavuuskerroin, usein merkitty symbolilla k, λ tai κ, on materiaalin ominaisuus, joka kuvaa sen kykyä johtaa lämpöä. Se kertoo, kuinka tehokkaasti lämpöenergia siirtyy materiaalin läpi lämpötilaeron vaikutuksesta. Mitä suurempi lämpöjohtavuuskerroin on, sitä paremmin materiaali johtaa lämpöä.

Lämpöjohtavuuskerroin määritellään Fourier'n lämmönjohtumislain perusteella. Laki sanoo, että lämpövirran tiheys materiaalin läpi on verrannollinen lämpötilagradienttiin. Lämpövirran tiheys on lämpötehon määrä pinta-alayksikköä kohti, ja lämpötilagradientti kuvaa, kuinka nopeasti lämpötila muuttuu etäisyyden suhteen. Lämpöjohtavuuskerroin on suhteellisuuskerroin tässä laissa. Sen yksikkö SI-järjestelmässä on watti per metri-kelvin (W/(m·K)).

Eri materiaaleilla on hyvin erilaiset lämpöjohtavuuskertoimet. Metallit, kuten kupari ja alumiini, ovat hyviä lämmönjohteita ja niillä on korkea lämpöjohtavuuskerroin. Tästä syystä niitä käytetään usein lämmönvaihtimissa ja jäähdytyselementeissä. Toisaalta eristeet, kuten styrox ja lasivilla, ovat huonoja lämmönjohteita ja niillä on matala lämpöjohtavuuskerroin. Niitä käytetään rakennuseristyksessä energiahävikin minimoimiseksi.

Lämpöjohtavuuskerroin voi riippua materiaalin rakenteesta, tiheydestä, kosteudesta ja lämpötilasta. Siksi tarkat arvot ilmoitetaan usein tietyissä olosuhteissa. Materiaalien lämpöjohtavuuden tunteminen on olennaista monissa teknisissä sovelluksissa, kuten rakennustekniikassa, koneenrakennuksessa ja elektroniikassa.