Klíčový rozdíl mezi tepelnou vodivostí a difuzivitou je v tom, že tepelná vodivost se týká schopnosti materiálu vést teplo, zatímco tepelná difuzivita se týká měření rychlosti přenosu tepla materiálu z jeho horkého konce do studený konec.
Tepelná vodivost a tepelná difuzivita jsou dva pojmy, které popisují přenos tepla přes konkrétní materiál.
Co je to tepelná vodivost?
Tepelná vodivost je termín, který popisuje schopnost určitého materiálu vést teplo skrz sebe. Tento termín můžeme označit třemi způsoby: k, λ nebo κ. Typicky materiál s vysokou tepelnou vodivostí vykazuje vysokou rychlost přenosu tepla. Například kovy mají obvykle vysokou tepelnou vodivost a jsou velmi účinné při vedení tepla. Podobně izolační materiály, jako je polystyren, mají nízkou tepelnou vodivost a vykazují nízkou rychlost přenosu tepla. Proto můžeme použít materiály s vysokou tepelnou vodivostí v aplikacích chladičů, zatímco můžeme použít materiály s nízkou tepelnou vodivostí v aplikacích tepelné izolace. Navíc „tepelný odpor“je převrácená hodnota tepelné vodivosti.
Matematicky můžeme tepelnou vodivost vyjádřit jako q=-k∇T, kde q je tepelný tok, k je tepelná vodivost a ∇T je teplotní gradient. Říkáme tomu „Fourierův zákon vedení tepla“.
Tepelné vedení můžeme definovat jako transport energie v důsledku náhodného pohybu molekul napříč teplotním gradientem. Proto můžeme tento termín odlišit od přenosu energie prostřednictvím konvekce a molekulární práce, protože nezahrnuje žádné mikroskopické toky nebo vnitřní napětí, která jsou výkonná.
Při zvažování jednotek měření tepelné vodivosti jsou jednotky SI „Watty na metr-Kelvin“nebo W/m. K. V imperiálních jednotkách však můžeme měřit tepelnou vodivost v BTU/(h.ft.°F), kde BTU je britská tepelná jednotka, h je čas v hodinách, ft je vzdálenost ve stopách a F je teplota ve stupních Fahrenheita. Kromě toho existují dva hlavní způsoby měření tepelné vodivosti materiálu: ustálené a přechodové metody.
Co je tepelná difuzivita?
Tepelná difuzivita je mírou rychlosti přenosu tepla materiálu z horkého konce na studený konec. Jde tedy o tepelnou vodivost materiálu dělenou hustotou a měrnou tepelnou kapacitou při konstantním tlaku. Jednotkou měření tohoto parametru je m2/s. Je to jednotka odvozená od SI. Obvykle můžeme tento termín označit jako α. Ale existují i jiné symboly. Matematické vyjádření tepelné difuzivity je následující:
α=k/ρcp
Zde je k tepelná vodivost, cp je měrná tepelná kapacita a ρ si hustota. Nicméně ρcp společně je pojmenováno jako objemová tepelná kapacita.
Tepelná difuzivita se nejčastěji měří pomocí bleskové metody, která zahrnuje zahřátí proužku nebo válcové části vzorku materiálu s krátkým energetickým pulzem na jednom konci a analýzu změny teploty na krátkou vzdálenost.
Jaký je rozdíl mezi tepelnou vodivostí a difuzivitou?
Tepelná vodivost a tepelná difuzivita jsou dva pojmy, které popisují přenos tepla konkrétním materiálem. Klíčový rozdíl mezi tepelnou vodivostí a difuzivitou je v tom, že tepelná vodivost se týká schopnosti materiálu vést teplo, zatímco tepelná difuzivita se týká měření rychlosti přenosu tepla materiálu z jeho horkého konce na studený konec.
Níže uvedená infografika uvádí rozdíly mezi tepelnou vodivostí a difuzivitou pro srovnání vedle sebe.
Shrnutí – Tepelná vodivost vs difuzivita
Tepelná vodivost a tepelná difuzivita jsou dva pojmy, které popisují přenos tepla konkrétním materiálem. Klíčový rozdíl mezi tepelnou vodivostí a difuzivitou je ten, že tepelná vodivost se týká schopnosti materiálu vést teplo, zatímco tepelná difuzivita se týká měření rychlosti přenosu tepla materiálu z jeho horkého konce na studený konec.
