La diferència clau entre la conductivitat tèrmica i la difusivitat és que la conductivitat tèrmica es refereix a la capacitat d'un material de conduir la calor, mentre que la difusivitat tèrmica es refereix a la mesura de la velocitat de transferència de calor d'un material des del seu extrem calent al final fred.
La conductivitat tèrmica i la difusivitat tèrmica són dos termes que descriuen la transferència de calor a través d'un material concret.
Què és la conductivitat tèrmica?
La conductivitat tèrmica és un terme que descriu la capacitat d'un material determinat per conduir la calor per si mateix. Hi ha tres maneres de designar aquest terme: k, λ o κ. Normalment, un material amb una alta conductivitat tèrmica mostra una alta velocitat de transferència de calor. Per exemple, els metalls solen tenir una alta conductivitat tèrmica i són molt eficients per conduir la calor. De la mateixa manera, els materials aïllants com el poliestirè tenen una conductivitat tèrmica baixa i mostren una baixa taxa de transferència de calor. Per tant, podem utilitzar materials amb alta conductivitat tèrmica en aplicacions de dissipador de calor, mentre que podem utilitzar materials amb baixa conductivitat tèrmica en aplicacions d'aïllament tèrmic. A més, la "resistivitat tèrmica" és el recíproc de la conductivitat tèrmica.
Matemàticament, podem expressar la conductivitat tèrmica com q=-k∇T, on q és el flux de calor, k és la conductivitat tèrmica i ∇T és el gradient de temperatura. A això anomenem "llei de Fourier de la conducció de calor".
Podem definir la conducció tèrmica com el transport d'energia degut al moviment molecular aleatori a través d'un gradient de temperatura. Per tant, podem distingir aquest terme del transport d'energia mitjançant la convecció i el treball molecular perquè no implica cap flux microscòpic ni esforços interns que facin un treball.
Quan es consideren les unitats de mesura de la conductivitat tèrmica, les unitats SI són "Watts per metre-Kelvin" o W/m. K. Tanmateix, en unitats imperials, podem mesurar la conductivitat tèrmica en BTU/(h.ft.°F) on BTU és la unitat tèrmica britànica, h és el temps en hores, ft és la distància en peus i F és la temperatura en Fahrenheit. A més, hi ha dues maneres principals de mesurar la conductivitat tèrmica d'un material: mètodes en estat estacionari i transitori.
Què és la difusivitat tèrmica?
La difusivitat tèrmica és la mesura de la velocitat de transferència de calor d'un material des de l'extrem calent a l'extrem fred. Per tant, és la conductivitat tèrmica d'un material dividida per la densitat i la capacitat calorífica específica a pressió constant. La unitat de mesura d'aquest paràmetre és m2/s. És una unitat derivada del SI. Normalment, podem designar aquest terme com a α. Però també hi ha altres símbols. L'expressió matemàtica de la difusivitat tèrmica és la següent:
α=k/ρcp
Aquí, k és la conductivitat tèrmica, cp és la capacitat calorífica específica i ρ si la densitat. Tanmateix, ρcp junts s'anomena capacitat de calor volumètrica.
Molt sovint, la difusivitat tèrmica es mesura mitjançant el mètode de flaix, que consisteix a escalfar una tira o una part cilíndrica d'una mostra de material amb un pols d'energia curt en un extrem i analitzar el canvi de temperatura a poca distància.
Quina diferència hi ha entre la conductivitat tèrmica i la difusivitat?
La conductivitat tèrmica i la difusivitat tèrmica són dos termes que descriuen la transferència de calor a través d'un material determinat. La diferència clau entre la conductivitat tèrmica i la difusivitat és que la conductivitat tèrmica es refereix a la capacitat d'un material per conduir la calor, mentre que la difusivitat tèrmica es refereix a la mesura de la velocitat de transferència de calor d'un material des del seu extrem calent a l'extrem fred.
A continuació, la infografia tabula les diferències entre la conductivitat tèrmica i la difusivitat per comparar-les.
Resum: conductivitat tèrmica vs difusivitat
La conductivitat tèrmica i la difusivitat tèrmica són dos termes que descriuen la transferència de calor a través d'un material determinat. La diferència clau entre la conductivitat tèrmica i la difusivitat és que la conductivitat tèrmica es refereix a la capacitat d'un material per conduir la calor, mentre que la difusivitat tèrmica es refereix a la mesura de la velocitat de transferència de calor d'un material des del seu extrem calent a l'extrem fred.
