Ključna razlika med toplotno prevodnostjo in difuzivnostjo je, da se toplotna prevodnost nanaša na sposobnost materiala, da prevaja toploto, medtem ko se toplotna difuzivnost nanaša na merjenje hitrosti prenosa toplote materiala od njegovega vročega konca do hladen konec.
Toplotna prevodnost in toplotna difuzivnost sta izraza, ki opisujeta prenos toplote skozi določen material.
Kaj je toplotna prevodnost?
Toplotna prevodnost je izraz, ki opisuje sposobnost določenega materiala, da prevaja toploto skozi sebe. Ta izraz lahko označimo na tri načine: k, λ ali κ. Značilno je, da material z visoko toplotno prevodnostjo kaže visoko stopnjo prenosa toplote. Na primer, kovine imajo običajno visoko toplotno prevodnost in so zelo učinkovite pri prevajanju toplote. Podobno imajo izolacijski materiali, kot je stiropor, nizko toplotno prevodnost in nizko stopnjo prenosa toplote. Zato lahko uporabljamo materiale z visoko toplotno prevodnostjo v aplikacijah hladilnega telesa, medtem ko lahko materiale z nizko toplotno prevodnostjo uporabljamo v aplikacijah toplotne izolacije. Poleg tega je »toplotna upornost« recipročna vrednost toplotne prevodnosti.
Matematično lahko izrazimo toplotno prevodnost kot q=-k∇T, kjer je q toplotni tok, k toplotna prevodnost in ∇T temperaturni gradient. To imenujemo "Fourierjev zakon toplotne prevodnosti".
Toplotno prevodnost lahko definiramo kot prenos energije zaradi naključnega gibanja molekul čez temperaturni gradient. Zato lahko ta izraz ločimo od prenosa energije s konvekcijo in molekularnega dela, ker ne vključuje nobenih mikroskopskih tokov ali notranjih napetosti, ki bi opravljale delo.
Ko upoštevamo merske enote za toplotno prevodnost, so enote SI »vati na meter-Kelvin« ali W/m. K. Vendar pa lahko v imperialnih enotah merimo toplotno prevodnost v BTU/(h.ft.°F), kjer je BTU britanska toplotna enota, h je čas v urah, ft je razdalja v čevljih in F je temperatura v Fahrenheitih. Poleg tega obstajata dva glavna načina za merjenje toplotne prevodnosti materiala: stacionarna in prehodna metoda.
Kaj je toplotna difuzivnost?
Toplotna difuzivnost je merilo hitrosti prenosa toplote materiala od vročega do hladnega konca. Zato je toplotna prevodnost materiala deljena z gostoto in specifično toplotno kapaciteto pri konstantnem tlaku. Merska enota za ta parameter je m2/s. Je izpeljana enota SI. Običajno lahko ta izraz označimo kot α. Obstajajo pa tudi drugi simboli. Matematični izraz toplotne difuzivnosti je naslednji:
α=k/ρcp
Tukaj je k toplotna prevodnost, cp specifična toplotna kapaciteta, ρ si pa gostota. Vendar pa se ρcp skupaj imenuje volumetrična toplotna kapaciteta.
Najpogosteje se toplotna difuzivnost meri z bliskovno metodo, ki vključuje segrevanje traku ali cilindričnega dela vzorca materiala s kratkim energijskim impulzom na enem koncu in analizo temperaturne spremembe na kratki razdalji.
Kakšna je razlika med toplotno prevodnostjo in difuznostjo?
Toplotna prevodnost in toplotna difuzivnost sta izraza, ki opisujeta prenos toplote skozi določen material. Ključna razlika med toplotno prevodnostjo in difuzivnostjo je, da se toplotna prevodnost nanaša na sposobnost materiala, da prevaja toploto, medtem ko se toplotna difuzivnost nanaša na merjenje hitrosti prenosa toplote materiala z njegovega vročega konca na hladen konec.
Spodnja infografika prikazuje razlike med toplotno prevodnostjo in difuznostjo za vzporedno primerjavo.
Povzetek – Toplotna prevodnost proti difuznosti
Toplotna prevodnost in toplotna difuzivnost sta izraza, ki opisujeta prenos toplote skozi določen material. Ključna razlika med toplotno prevodnostjo in difuzivnostjo je, da se toplotna prevodnost nanaša na sposobnost materiala, da prevaja toploto, medtem ko se toplotna difuzivnost nanaša na merjenje hitrosti prenosa toplote materiala z njegovega vročega konca na hladen konec.
