lämmönjohtokykyä

Lämmönjohtokykyä, usein kutsuttua lämmönjohtavuutta, kuvaa aineen kyky siirtää lämpöä sisäisen lämpötilaeron vaikutuksesta. SI-yksikkö on wattia per metre kelvin (W/(m·K)). Symbolina käytetään usein k tai λ. Fourierin laki kuvaa ilmiön: lämpövirta q'' on suoraan verrannollinen lämpötilagradienttiin, eli q'' = -k ∇T. Tämä tarkoittaa, että suurempi k-arvo tarkoittaa tehokkaampaa lämmönsiirtoa.

Lämmönjohtokyky riippuu sekä materiaalin koostumuksesta että rakenteesta. Metallit saavat suurimman osan johtokyvystään elektronien liikkuvuudesta, kun taas eristeissä ja monissa polymeereissä lämpö siirtyy pääasiassa fononien eli rakenteellisten värähtelyjen kautta. Kiteiset ja usein anisotrooppiset materiaalit voivat johtua johtokyvystään muun muassa suunnasta riippuvaa arvoa, jolloin k vaihtelee riippuen mittauskoordinaatista.

Lämpötilalla on usein merkittävä vaikutus johtokykyyn. Monilla aineilla k pienenee lämpötilan noustessa, erityisesti metalleissa elektronien kulkuvaikutusten lisääntyessä. Toisinaan epäjatkuvissa rakenteissa ja polymeereissä lämpötilan vaikutus voi olla monimutkaisempi. Loppujen lopuksi k-arvon arvo kertoo, kuinka hyvin aine siirtää lämpöä ja vaikuttaa siten esimerkiksi rakenteellisten eristysten, elektronisten laitteiden jäähdytyksen sekä aineiden prosessoinnin suunnitteluun.

Lämmönjohtokyvyn mittaamiseen käytetään sekä tasapainoisia (esim. guarded hot plate) että siirtymäaikoihin perustuvia menetelmiä (esim. laser flash, transient plane source). Tuloksia sovelletaan rakennusmateriaaleissa, eristeissä sekä teollisissa sovelluksissa lämpöjohtavuutta optimoitaessa.