Qué sucede en esta situación
La conducción ocurre en sólidos, líquidos y gases, pero suele dominar en sólidos. Conviene separar la conductividad térmica, que mide facilidad para conducir, del calor específico, que describe energía necesaria para cambiar la temperatura.
Qué explica y qué no explica
Idea física: La energía se transfiere desde la región más caliente hacia la más fría por interacciones microscópicas.
Condición: El material sea homogéneo, el área y el espesor estén definidos y el régimen sea aproximadamente estacionario.
Límite: La expresión simple no incluye geometría compleja, convección superficial ni propiedades que cambian mucho con T.
Conexiones de la familia
Para distinguir mecanismos y elegir el modelo adecuado, continúa con Convección y compáralo con Radiación térmica.
Fórmula principal
Tasa de transferencia en una capa homogénea de espesor L, con temperaturas de sus caras aproximadamente constantes.
Magnitudes, símbolos y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Símbolo de unidad | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Potencia térmica | P | watt | W | Energía transferida por tiempo. |
| Conductividad térmica | k | watt por metro kelvin | W/(m·K) | Propiedad del material en las condiciones declaradas. |
| Área | A | metro cuadrado | m² | Perpendicular al flujo. |
| Diferencia de temperatura | ΔT | kelvin | K | Una diferencia en K tiene el mismo valor numérico que en °C. |
| Espesor | L | metro | m | Distancia en la dirección del flujo. |
Fórmulas derivadas
Resistencia térmica
R=L/(kA)Procedencia: Se define para escribir P=ΔT/R.
Cuándo usarla: Capa plana homogénea.
Energía transferida
E=PtProcedencia: Potencia constante multiplicada por tiempo.
Cuándo usarla: P aproximadamente constante durante t.
Cómo resolver problemas de conducción de calor
Representa la situación
Distingue el sistema, el entorno, los estados inicial y final y la magnitud buscada.
Comprueba las condiciones
Verifica que el material sea homogéneo, el área y el espesor estén definidos y el régimen sea aproximadamente estacionario.
Unifica unidades
usar W, m, m² y diferencias de temperatura en K o °C coherentes.
Sustituye con signos
Usa la relación P = kAΔT/L y conserva la convención declarada.
Interpreta el resultado
Comprueba unidad, orden de magnitud, dirección y límite del modelo.
10 ejemplos explicados de conducción de calor
Cada solución avanza de la situación concreta a la interpretación del resultado. Comprueba los datos, las unidades y el sentido de la conclusión antes de continuar.
Pared de una habitación
P=600 W.
Problema: Una pared de 10 m², 0,20 m de espesor y k=0,80 W/(m·K) separa ambientes con 15 K de diferencia. Calcula la tasa de conducción.
- Datos: A=10 m²; L=0,20 m; k=0,80 W/(m·K); ΔT=15 K.
- Principio: En una pared plana, homogénea y en régimen estacionario: P=kAΔT/L.
- Sustitución: P=0,80×10×15/0,20.
- Cálculo o razonamiento: 0,80×10×15=120; 120/0,20=600.
- Resultado: P=600 W.
- Interpretación: Cada segundo atraviesan 600 J en el modelo; puentes térmicos y convección superficial no están incluidos.
Aislamiento del techo
P=120 W.
Problema: Un aislante con k=0,040, área 12 m², espesor 0,10 m y ΔT=25 K. Halla P.
- Datos: k=0,040; A=12; L=0,10; ΔT=25.
- Principio: P=kAΔT/L.
- Sustitución: P=0,040×12×25/0,10.
- Cálculo o razonamiento: 0,040×12×25=12; 12/0,10=120.
- Resultado: P=120 W.
- Interpretación: La baja conductividad y el espesor reducen la transferencia.
Duplicar el espesor
P₂=P₁/2.
Problema: Se duplica el espesor de una misma placa sin cambiar k, A ni ΔT. ¿Cómo cambia P?
- Datos: L₂=2L₁.
- Principio: P es inversamente proporcional a L.
- Sustitución: P₂/P₁=L₁/L₂.
- Cálculo o razonamiento: P₂/P₁=1/2.
- Resultado: P₂=P₁/2.
- Interpretación: El doble de espesor reduce a la mitad la tasa ideal estacionaria.
Barra de cobre
P=4 W.
Problema: Una barra tiene k=400, A=1,0×10⁻⁴ m², L=0,50 m y ΔT=50 K.
- Datos: Datos en SI.
- Principio: P=kAΔT/L.
- Sustitución: P=400×10⁻⁴×50/0,50.
- Cálculo o razonamiento: 400×10⁻⁴=0,04; 0,04×50/0,50=4.
- Resultado: P=4 W.
- Interpretación: Aunque el cobre conduce bien, el área pequeña limita el flujo.
Vidrio de ventana
P≈6,0 kW.
Problema: Un vidrio tiene k=1,0, A=2 m², L=0,006 m y ΔT=18 K.
- Datos: k=1,0; A=2; L=0,006; ΔT=18.
- Principio: P=kAΔT/L.
- Sustitución: P=1×2×18/0,006.
- Cálculo o razonamiento: 36/0,006=6000.
- Resultado: P≈6,0 kW.
- Interpretación: Es una estimación solo del vidrio; una ventana real incluye películas de aire y marco.
Comparar materiales
La placa A conduce 300 veces más.
Problema: Dos placas iguales tienen kA=15 y kB=0,05. ¿Cuál conduce más?
- Datos: Misma A, L y ΔT.
- Principio: P∝k.
- Sustitución: PA/PB=15/0,05.
- Cálculo o razonamiento: 15/0,05=300.
- Resultado: La placa A conduce 300 veces más.
- Interpretación: La comparación vale si las demás condiciones son iguales.
Energía en diez minutos
E=150 kJ.
Problema: Una pared pierde calor a 250 W durante 10 min. Calcula la energía.
- Datos: P=250 W; t=600 s.
- Principio: E=Pt.
- Sustitución: E=250×600.
- Cálculo o razonamiento: 250×600=150 000.
- Resultado: E=150 kJ.
- Interpretación: Potencia y energía no son lo mismo: la energía acumula la transferencia durante un tiempo.
Sentido del calor
Del extremo caliente al frío.
Problema: Una cuchara tiene un extremo a 80 °C y otro a 25 °C. ¿Hacia dónde se conduce energía?
- Datos: Tcaliente>Tfría.
- Principio: El calor neto fluye espontáneamente hacia menor temperatura.
- Sustitución: 80 °C→25 °C.
- Cálculo o razonamiento: Se identifica el signo del gradiente.
- Resultado: Del extremo caliente al frío.
- Interpretación: El metal no transporta “frío”; transfiere energía.
Área doble
P₂=2P₁.
Problema: Se duplica el área de una pared conservando k, L y ΔT.
- Datos: A₂=2A₁.
- Principio: P∝A.
- Sustitución: P₂/P₁=A₂/A₁.
- Cálculo o razonamiento: P₂/P₁=2.
- Resultado: P₂=2P₁.
- Interpretación: Más área ofrece más trayectorias paralelas para la conducción.
Resistencia térmica
R=0,40 K/W.
Problema: Una capa tiene L=0,08 m, k=0,04 y A=5 m². Calcula R=L/(kA).
- Datos: L=0,08; k=0,04; A=5.
- Principio: R=L/(kA).
- Sustitución: R=0,08/(0,04×5).
- Cálculo o razonamiento: 0,04×5=0,20; 0,08/0,20=0,40.
- Resultado: R=0,40 K/W.
- Interpretación: Una resistencia térmica mayor implica menor tasa para la misma diferencia de temperatura.
Ahora te toca a ti
Ejercicio 1
Una placa tiene k=0,5, A=4 m², ΔT=20 K y L=0,10 m. Halla P.
Comprobar respuesta
Respuesta: 400 W
Aplica P=kAΔT/L.
Ejercicio 2
Si L se triplica, ¿qué ocurre con P?
Comprobar respuesta
Respuesta: Se divide entre 3
P es inversamente proporcional al espesor.
Ejercicio 3
Convierte 2 kW durante 30 s en energía.
Comprobar respuesta
Respuesta: 60 kJ
E=Pt=2000×30.
Ejercicio 4
¿Hacia dónde fluye calor entre 350 K y 290 K?
Comprobar respuesta
Respuesta: Hacia 290 K
El flujo neto va de mayor a menor temperatura.
Ejercicio 5
¿Qué falta si solo conoces k y ΔT?
Comprobar respuesta
Respuesta: Área y espesor
La pared plana usa P=kAΔT/L.
Errores frecuentes
Error: Aplicar la fórmula sin comprobar que el material sea homogéneo, el área y el espesor estén definidos y el régimen sea aproximadamente estacionario.
Corrección: Declara primero las condiciones del proceso.
Si cambia una variable que el modelo supone fija, la relación deja de describir el caso.
Error: Mezclar centímetros con metros o confundir W con J.
Corrección: usar W, m, m² y diferencias de temperatura en K o °C coherentes.
Las unidades forman parte de la magnitud y permiten detectar sustituciones incoherentes.
Error: Afirmar que un radiador calienta toda la habitación únicamente por conducción.
Corrección: La energía se transfiere desde la región más caliente hacia la más fría por interacciones microscópicas.
La corrección conecta el cálculo con el fenómeno físico observable.
Error: Ocultar o cambiar el signo del resultado.
Corrección: El signo o el orden de temperaturas debe indicar el sentido del flujo.
Debe declararse una convención y conservarla durante todo el procedimiento.
Error: Extender el modelo fuera de su intervalo útil.
Corrección: Indica el límite: la expresión simple no incluye geometría compleja, convección superficial ni propiedades que cambian mucho con T.
Una fórmula puede ser exacta dentro de un modelo y aun así requerir cautela en un sistema real.
Pon a prueba lo aprendido
Pregunta 1 de 10
¿Cuál es la relación principal de Conducción de calor?
Pregunta 2 de 10
¿Qué condición debe comprobarse antes de aplicarla?
Pregunta 3 de 10
¿Qué unidad o referencia es esencial en este tema?
Pregunta 4 de 10
¿Cuál es la idea física correcta?
Pregunta 5 de 10
¿Qué error debe evitarse?
Pregunta 6 de 10
¿Cómo debe tratarse el signo?
Pregunta 7 de 10
¿Con qué tema conviene compararlo?
Pregunta 8 de 10
¿Qué limita el modelo?
Pregunta 9 de 10
¿Qué paso debe hacerse antes de sustituir números?
Pregunta 10 de 10
¿Cómo se cierra un resultado físico?
Resultado del test
Has acertado 0 de 10 preguntas.
Revisa tus errores
Preguntas frecuentes
La energía se transfiere desde la región más caliente hacia la más fría por interacciones microscópicas.
Cuando el material sea homogéneo, el área y el espesor estén definidos y el régimen sea aproximadamente estacionario.
usar W, m, m² y diferencias de temperatura en K o °C coherentes.
la conducción no requiere movimiento macroscópico del material; la convección sí involucra movimiento de un fluido.
La expresión simple no incluye geometría compleja, convección superficial ni propiedades que cambian mucho con T.
Fuentes y revisión editorial
Cómo citar este artículo
Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Conducción de calor: fórmula y ejemplos explicados. https://www.ejemplode.com/fisica/conduccion-de-calor/
Fuentes consultadas
- OpenStax University Physics Volume 2, 1.6: Mechanisms of Heat TransferConducción, convección y radiación térmica.
- OpenStax University Physics Volume 2, 1.4: Heat Transfer, Specific Heat, and CalorimetryCalor, capacidad calorífica y calorimetría.
- OpenStax University Physics Volume 2, 1.1: Temperature and Thermal EquilibriumTemperatura, equilibrio térmico y ley cero.
- DOE Fundamentals Handbook: Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid FlowReferencia oficial complementaria de termodinámica y transferencia de calor.
- OpenStax University Physics Volume 2, 3.3: First Law of ThermodynamicsPrimera ley, energía interna, calor y trabajo.
Responsable editorial
Editorial Ejemplode
Responsable de la selección, verificación y actualización del contenido, los ejemplos y las fuentes.
Revisión y actualización
Última revisión editorial: