Skillnad mellan värmeledningsförmåga och termisk diffusivitet
Share
Huvudskillnad - Värmeledningsförmåga mot termisk diffusivitet
Termisk ledningsförmåga och termisk diffusivitet är två termer som används i termisk och statistisk fysik. Termisk ledningsförmåga är en ofta använd term i fysiken medan termisk diffusivitet är en sällan använd term i termisk fysik. Värmekonduktiviteten hos ett material är ett mått på materialets förmåga att leda värme genom den. Termisk diffusivitet hos ett material är å andra sidan den termiska trögheten hos det materialet. Detta är huvudskillnaden mellan värmeledningsförmåga och termisk diffusivitet. Värmeledningsförmågan är nära relaterad till termisk diffusivitet. Förhållandet mellan de två kvantiteterna kan uttryckas som en ekvation.
Den här artikeln omfattar,
1. Vad är termisk ledningsförmåga? - Definition, måttenhet, formel, egenskaper hos termiska ledare
2. Vad är termisk diffusivitet? - Definition, Mätningsenhet, Formel, Egenskaper
3. Vad är skillnaden mellan termisk ledningsförmåga och termisk diffusivitet?
Vad är termisk ledningsförmåga
I fysiken är värmeledningsförmågan ett materials förmåga att leda värme. Värmeledningsförmågan betecknas med symbolen K. SI-enheten för mätning av värmeledningsförmågan är Watts per meter Kelvin (W / mK). Värmekonduktiviteten hos ett givet material beror ofta på temperaturen och även värmeöverföringsriktningen. Enligt termodynamikens andra lag strömmar alltid värme från en het region till en kall region. Med andra ord behöver en netto värmeöverföring en temperaturgradient. Ju högre värmeledningsförmågan hos ett material, desto högre värmeöverföringshastighet över det här materialet kommer att vara.
Den ömsesidiga värmekonduktiviteten hos ett givet material är känt som termisk resistivitet av det materialet. Det betyder att högre värmeledningsförmåga, sänker den termiska resistiviteten. Termisk konduktivitet (K) hos ett material kan uttryckas som;
K (T) = a (T)p (T) Cp(T)
Var, α (T) - Termisk diffusivitet, p (T) - densitet, CpT-specifik värmekapacitet
Material som diamant, koppar, aluminium och silver har höga värmeledningar och anses vara goda värmeledare. Aluminiumlegeringar används ofta som värmesänkor speciellt i elektronik. Material som trä, polyuretan, aluminiumoxid och polystyren har å andra sidan låg värmeledningsförmåga. Därför används sådana material som värmeisolatorer.
Värmekonduktiviteten hos ett material kan förändras när materialets fas förändras från fast till flytande, flytande till gas eller vice versa. Exempelvis förändras isens värmeledningsförmåga när is smälter i vatten.
Bra elektriska ledare är vanligtvis bra värmeledare. Men Silver är en relativt svag värmeledare även om det är en bra elektrisk ledare.
Elektroner är den främsta bidragsgivaren till metallernas värmeledningsförmåga, medan gittervibrationer eller fononer är de främsta bidragsgivarna till icke-metalliska värmeledningsförmåga. I metaller är värmeledningsförmågan approximativt proportionell mot produkten av den elektriska ledningsförmågan och den absoluta temperaturen. Den elektriska ledningsförmågan hos rena metaller minskar emellertid när temperaturen ökar när det elektriska motståndet hos rena metaller ökar med ökande temperatur. Som resultat förblir produkten av det elektriska motståndet och den absoluta temperaturen såväl som värmeledningsförmågan approximativt konstant med ökande eller minskande temperatur.
Diamant är en av de bästa termiska kondensorerna runt rumstemperatur, med en värmeledningsförmåga på mer än 2000 watt per meter per Kelvin.
Vad är termisk diffusivitet
Termisk diffusivitet hos ett material är den termiska trögheten hos det materialet. Det kan förstås som ett materials förmåga att leda värme, i förhållande till den värme som lagras per volymenhet.
Termisk diffusivitet hos ett material kan definieras som värmeledningsförmågan dividerad med produkten med specifik värmekapacitet och densitet. Det kan uttryckas matematiskt som;
a (T) = K (T) / (p(T) Cp(T))
a (T) = Termisk diffusivitet
Det betyder att högre termisk diffusivitet, högre värmeledningsförmåga. Därför leder material som har högre termisk diffusivitet värme snabbt genom dem. Termisk diffusivitet hos en gas är mycket känslig för såväl temperatur som tryck. SI-enheten för mätning av termisk diffusivitet är m2s-1.
Till skillnad från värmeledningsförmåga är termisk diffusivitet inte en ofta använd term. Det är emellertid en viktig fysikalisk egenskap hos material som hjälper till att förstå ett materials förmåga att leda värme i förhållande till den värme som lagras per volymenhet.
Pyrolytisk grafit har en termisk diffusivitet av 1,22 × 10-3 m2/ s
Skillnad mellan värmeledningsförmåga och termisk diffusivitet
Definition:
Värmeledningsförmåga: Värmekonduktivitet hos ett material är ett mått på materialets förmåga att leda värme genom den.
Termisk diffusivitet: Termisk diffusivitet kan förstås som ett materials förmåga att leda värme relativt den värme som lagras per volymenhet.
Formel för beräkning
Värmeledningsförmåga (K) av ett material kan uttryckas som;
K (T) = a (T) p (T) Cp (T)
Var, α (T) - Termisk diffusivitet, ρ (T) - densitet, Cp (T) - specifik värmekapacitet
Termisk diffusivitet (a) av ett material kan uttryckas i termer av värmeledningsförmåga som;
a (T) = K (T) / (p (T) Cp (T))
Betecknad av:
Värmeledningsförmåga: K
Termisk diffusivitet: α
SI-enhet:
Värmeledningsförmåga: W / mK
Termisk diffusivitet: m2.
Mått
Värmeledningsförmåga: M1L1T-3Θ-1
Termisk diffusivitet: L2.
Image Courtesy:
"Rough Diamond" av okänd anställd hos USGS - Original källa: USGS "Minerals in Your World" webbplats. Direkt bildlänk: [1] (Public Domain) via Commons Wikimedia
"Pyrolytisk grafit" (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
