Avainero lämmönjohtavuuden ja diffuusion välillä on se, että lämmönjohtavuus viittaa materiaalin kykyyn johtaa lämpöä, kun taas lämpödiffusiivisuudella tarkoitetaan materiaalin lämmönsiirtonopeuden mittaamista sen kuumasta päästä lämpöön. kylmä loppu.
Lämmönjohtavuus ja lämpödiffuusio ovat kaksi termiä, jotka kuvaavat lämmönsiirtoa tietyn materiaalin läpi.
Mikä on lämmönjohtavuus?
Lämmönjohtavuus on termi, joka kuvaa tietyn materiaalin kykyä johtaa lämpöä itsensä läpi. Tätä termiä voidaan merkitä kolmella tavalla: k, λ tai κ. Tyypillisesti materiaalilla, jolla on korkea lämmönjohtavuus, on korkea lämmönsiirtonopeus. Esimerkiksi metalleilla on yleensä korkea lämmönjohtavuus ja ne johtavat erittäin tehokkaasti lämpöä. Samoin eristysmateriaaleilla, kuten styroksilla, on alhainen lämmönjohtavuus ja niiden lämmönsiirtonopeus on alhainen. Siksi voimme käyttää materiaaleja, joilla on korkea lämmönjohtavuus jäähdytyslevysovelluksissa, kun taas voimme käyttää materiaaleja, joilla on alhainen lämmönjohtavuus lämmöneristyssovelluksissa. Lisäksi "lämpövastus" on lämmönjohtavuuden käänteisluku.
Matemaattisesti voimme ilmaista lämmönjohtavuuden muodossa q=-k∇T, missä q on lämpövirta, k on lämmönjohtavuus ja ∇T on lämpötilagradientti. Kutsumme tätä "lämmönjohtavuuden Fourierin laiksi".
Voimme määritellä lämmönjohtavuuden energian kuljetukseksi, joka johtuu satunnaisesta molekyyliliikkeestä lämpötilagradientin poikki. Siksi voimme erottaa tämän termin energiansiirrosta konvektion ja molekyylityön kautta, koska siihen ei liity mikroskooppisia virtauksia tai sisäisiä jännityksiä, jotka ovat työn kann alta tehokkaita.
Kun harkitaan lämmönjohtavuuden mittayksiköitä, SI-yksiköt ovat "Watts per meter-Kelvin" tai W/m. K. Imperial yksiköissä voimme kuitenkin mitata lämmönjohtavuuden yksiköissä BTU/(h.ft.°F), missä BTU on brittiläinen lämpöyksikkö, h on aika tunteina, ft on etäisyys jaloissa ja F on lämpötila Fahrenheitina. Lisäksi on olemassa kaksi päätapaa mitata materiaalin lämmönjohtavuutta: vakaan tilan ja transienttimenetelmät.
Mikä on lämpödiffuusio?
Lämpödiffuusio on materiaalin lämmönsiirtonopeuden mitta kuumasta päästä kylmään päähän. Siksi se on materiaalin lämmönjohtavuus jaettuna tiheydellä ja ominaislämpökapasiteetilla vakiopaineessa. Tämän parametrin mittayksikkö on m2/s. Se on SI:stä johdettu yksikkö. Yleensä voimme merkitä tätä termiä α:na. Mutta on myös muita symboleja. Terminen diffuusion matemaattinen ilmaisu on seuraava:
α=k/ρcp
Tässä k on lämmönjohtavuus, cp on ominaislämpökapasiteetti ja ρ si tiheys. Kuitenkin ρcp yhdessä on nimetty tilavuuslämpökapasiteetiksi.
Lämpödiffuusio mitataan useimmiten flash-menetelmällä, jossa materiaalinäytteen nauhaa tai sylinterimäistä osaa kuumennetaan lyhyellä energiapulssilla toisessa päässä ja lämpötilan muutos analysoidaan lyhyen matkan päässä.
Mitä eroa on lämmönjohtavuudella ja diffuusiivuudella?
Lämmönjohtavuus ja lämpödiffuusio ovat kaksi termiä, jotka kuvaavat lämmönsiirtoa tietyn materiaalin läpi.avainero lämmönjohtavuuden ja diffuusiivisuuden välillä on se lämmönjohtavuus viittaa materiaalin kykyyn johtaa lämpöä, kun taas lämpödiffuusio viittaa materiaalin lämmönsiirtonopeuden mittaamiseen sen kuumasta päästä kylmään päähän.
Alla infografiassa on taulukoitu lämmönjohtavuuden ja diffuusion väliset erot rinnakkain vertailua varten.
Yhteenveto – Lämmönjohtavuus vs diffuusio
Lämmönjohtavuus ja lämpödiffuusio ovat kaksi termiä, jotka kuvaavat lämmönsiirtoa tietyn materiaalin läpi. Keskeinen ero lämmönjohtavuuden ja diffuusiivisuuden välillä on se lämmönjohtavuus viittaa materiaalin kykyyn johtaa lämpöä, kun taas lämpödiffuusio viittaa materiaalin lämmönsiirtonopeuden mittaamiseen sen kuumasta päästä kylmään päähän.
