Differenza tra conduttività termica e diffusione termica

Differenza principale - Conduttività termica vs Diffusività termica

Conduttività termica e diffusività termica sono due termini usati nella fisica termica e statistica. La conduttività termica è un termine frequentemente usato in fisica, mentre la diffusività termica è un termine usato raramente nella fisica termica. La conducibilità termica di un materiale è una misura della capacità di quel materiale di condurre il calore attraverso di esso. La diffusività termica di un materiale, d'altra parte, è l'inerzia termica di quel materiale. Questa è la principale differenza tra conduttività termica e diffusività termica. La conducibilità termica è strettamente correlata alla diffusività termica. La relazione tra le due quantità può essere espressa come un'equazione.

Questo articolo copre,

1. Che cos'è la conducibilità termica? - Definizione, unità di misura, formula, proprietà dei conduttori termici

2. Cos'è la Diffusività Termica? - Definizione, unità di misura, formula, proprietà

3. Qual è la differenza tra conducibilità termica e diffusione termica?

Cos'è la conducibilità termica

In fisica, la conducibilità termica è la capacità di un materiale di condurre il calore. La conduttività termica è indicata dal simbolo K. L'unità SI di misurazione della conducibilità termica è Watt per metro Kelvin (W / mK). La conducibilità termica di un dato materiale dipende spesso dalla temperatura e persino dalla direzione del trasferimento di calore. Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore scorre sempre da una regione calda a una regione fredda. In altre parole, un trasferimento di calore netto ha bisogno di un gradiente di temperatura. Maggiore è la conduttività termica di un materiale, maggiore sarà la velocità di trasferimento del calore su quel materiale.

Il reciproco della conduttività termica di un determinato materiale è noto come resistività termica di quel materiale. Ciò significa che, maggiore è la conduttività termica, si riduce la resistività termica. La conducibilità termica (K) di un materiale può essere espressa come;

K (T) = α (T)_p (T) C_p(T)

Dove, α (T) - Diffusore termico, p (T) - densità, C_pCapacità termica specifica T

Materiali come diamante, rame, alluminio e argento hanno elevate conducibilità termiche e sono considerati buoni conduttori termici. Le leghe di alluminio sono ampiamente utilizzate come dissipatori di calore soprattutto nell'elettronica. Materiali come legno, poliuretano, allumina e polistirene, d'altra parte, hanno una bassa conduttività termica. Pertanto, tali materiali sono usati come isolanti termici.

La conducibilità termica di un materiale può cambiare quando la fase del materiale cambia da solido a liquido, da liquido a gas o viceversa. Ad esempio, la conduttività termica del ghiaccio cambia quando il ghiaccio si scioglie in acqua.

I buoni conduttori elettrici sono generalmente buoni conduttori termici. Tuttavia, l'argento è un conduttore termico relativamente debole anche se è un buon conduttore elettrico.

Gli elettroni sono il principale contributore alla conduttività termica dei metalli, mentre le vibrazioni del reticolo o i fononi sono i principali fattori che contribuiscono alla conduttività termica dei non metalli. Nei metalli, la conduttività termica è approssimativamente proporzionale al prodotto della conduttività elettrica e della temperatura assoluta. Tuttavia, la conduttività elettrica dei metalli puri diminuisce quando la temperatura aumenta al crescere della resistenza elettrica dei metalli puri all'aumentare della temperatura. Di conseguenza, il prodotto della resistenza elettrica e della temperatura assoluta e della conduttività termica rimangono approssimativamente costanti con l'aumento o la diminuzione della temperatura.

Il diamante è uno dei migliori conduttori termici a temperatura ambiente, con una conduttività termica di oltre 2.000 watt per metro per Kelvin.

Cos'è la Diffusività Termica

La diffusività termica di un materiale è l'inerzia termica di quel materiale. Può essere inteso come la capacità di un materiale di condurre il calore, in relazione al calore immagazzinato per unità di volume.

La diffusività termica di un materiale può essere definita come la conduttività termica divisa per il prodotto di capacità termica e densità specifiche. Può essere espresso matematicamente come;

α (T) = K (T) / (_p(T) C_p(T))

α (T) = Diffusore termico

Ciò significa che maggiore è la diffusività termica, maggiore è la conduttività termica. Pertanto, i materiali con una maggiore diffusività termica conducono il calore rapidamente attraverso di essi. La diffusività termica di un gas è altamente sensibile alla temperatura e alla pressione. L'unità SI di misurazione della diffusività termica è m²S^-1.

A differenza della conducibilità termica, la diffusività termica non è un termine frequentemente usato. Tuttavia, è una proprietà fisica importante dei materiali che aiuta a comprendere la capacità di un materiale di condurre il calore rispetto al calore immagazzinato per unità di volume.

La grafite pirolitica ha una diffusività termica di 1,22 × 10^-3 m²/S

Differenza tra conduttività termica e diffusione termica

Definizione:

Conduttività termica: La conducibilità termica di un materiale è una misura della capacità di quel materiale di condurre il calore attraverso di esso.

Diffusività termica: La diffusività termica può essere intesa come la capacità di un materiale di condurre il calore rispetto al calore immagazzinato per unità di volume.

Formula per il calcolo

Conduttività termica (K) di un materiale può essere espresso come;

       K (T) = α (T) ρ (T) Cp (T)

Dove, α (T) - Diffusore termico, ρ (T) - densità, Cp (T) - capacità termica specifica

Diffusività termica (α) di un materiale può essere espresso in termini di conducibilità termica come;

      α (T) = K (T) / (ρ (T) Cp (T))

Denotato da:

Conduttività termica: K

Diffusività termica: α

Unità SI:

Conduttività termica: W / mK

Diffusività termica: m².

Dimensioni

Conduttività termica: M¹L¹T^-3Θ^-1

Diffusività termica: L².

 Cortesia dell'immagine: 

"Rough Diamond" di Unknown USGS employee - Fonte originale: USGS "Minerals in Your World". Collegamento diretto dell'immagine: [1] (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia

"Grafite pirolitica" (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia