Qual é a diferença entre condutividade térmica e difusividade térmica?

A condutividade térmica, como pode ser visto pela lei de Fourier da condução de calor, informa sobre a taxa de transferência de calor por unidade de área através de uma parede de espessura de unidade e diferença de temperatura mantida em 1deg. graus Celsius entre as 2 superfícies da parede.

Em suma, ele fala sobre a taxa de transferência de calor através de uma superfície, ou seja. quão rápido o calor fluirá através da superfície.

onde difusividade térmica é definida como razão de condutividade térmica para o produto de densidade e capacidade térmica específica de um material.

capacidade de calor específico informa sobre o req de energia. aumentar a temperatura de uma substância de massa unitária em 1 grau. onde, como produto de capacidade e densidade específicas de calor, informa a quantidade de calor necessário. aumentar a temperatura de uma substância da unidade VOLUME em 1 grau.

Então, voltando à difusividade térmica, ele fala sobre a taxa de transferência de calor através de um corpo, mas também cuida da temperatura gerada por esse calor. baixo valor de difusividade térmica mostra o alto valor do denominador que é o produto da densidade e da capacidade térmica específica, o que significa mais calor necessário. para aumentar a temperatura por unidade de grau Celsius.

Portanto, a condutividade térmica informa apenas a taxa de transferência de calor, mas a difusividade térmica informa a taxa de transferência de calor e também o efeito sobre a mudança de temperatura do corpo devido a essa condução de calor.

Suponha que você queira ter um material que seja um bom condutor de calor, mas que não aqueça facilmente, pois sua temperatura aumenta lentamente. Para este tipo de material, a condutividade térmica informa a capacidade dos materiais de transferir calor rapidamente, para a parte da temperatura, você precisa se preocupar com a difusividade térmica. Se um material tiver alta condutividade térmica, mas baixa difusividade térmica, ele transferirá o calor rapidamente, como pode ser visto pela condutividade térmica, mas aquecerá facilmente, como pode ser visto pelo baixo valor da difusividade térmica.

Assim, em toda a condutividade térmica, apenas informa a taxa de transferência de calor através de um meio, mas a difusividade térmica também incorpora a mudança de temperatura do corpo devido a essa transferência de calor.

  1. A condutividade térmica e a difusividade térmica são propriedades dos materiais. A condutividade térmica é geralmente usada em problemas de estado estacionário, enquanto a difusividade térmica é para problemas de estado transitório. Difuso no sentido significa que ele pode conduzir o calor rapidamente ou armazená-lo dentro do material. Ambos são exemplos.Exemplo k depende apenas do materialA difusividade térmica depende de k e capacidade e densidade específicas de calor. pode sentir frio dentro do templo no verão, ele armazena (difunde) rochas, para que o calor não seja transferido para dentro. Alfa depende do tempo. Por um período específico, quanto calor é difundido no interior

Thermal conductivity (k) : It is a property of a material and it represents the rate of heat flow permitted through a material per unit unit area per unit temperature gradient along the direction of heat flow. It's unit is [math]W/mK[/math]. If the temperature drop per meter length is [math]1^o C,[/math] then the heat flow permitted by the material for[math] 1 m^2 [/math]area gives its thermal conductivity in [math]W/mK[/math]. Higher the value of conductivity of a material, it permits more heat to flow through it. Conductors posses high thermal conductivity and insulators have a very low thermal conductivity.

Thermal diffusivity ([math]\alpha[/math]): Thermal diffusivity is represented by [math]\alpha[/math] and is given by the equation:

[math]\alpha = \frac{k}{\rho C_{p}}[/math]

Where, [math]\rho[/math] -[math] [/math]the density of the material

[math]C_{p}[/math] - Specific heat

and [math]k[/math] - thermal conductivity.

It is the propriety by which it permits heat to diffuse through a material without retaining heat energy. The higher value of [math]k[/math] and lower value of [math]\rho C_{p}[/math] increase the heat dissipation through the material. Higher value of [math]\rho C_{p}[/math] stores heat energy and reduce the thermal diffusivity. The unit of thermal diffusivity is [math] m^2/s.[/math]

Diferença: Para diferenciar entre condutividade térmica e difusividade térmica, considere dois materiais com a mesma condutividade térmica, mas com difusividade térmica diferente. No estado estacionário, ambos permitirão a mesma taxa de fluxo de calor. Porém, no início do processo de transferência de calor, o material com maior difusividade térmica alcançará o estado estacionário primeiro em comparação com outro material, uma vez que retém menos energia térmica. A energia térmica penetra rapidamente nesse material, mas após atingir o estado estacionário, a taxa de fluxo de calor será a mesma. Lembre-se também de que o material com menos difusividade térmica leva mais tempo para atingir o estado estacionário.

Vou explicar isso com a ajuda de uma analogia. Considere um material de esponja, como mostrado abaixo. Se você derramar água sobre ela, ela absorverá muito dela inicialmente e permitirá que a água escorra. Mais tarde, quando ele não puder absorver mais água, toda a água que você derramar descerá na mesma proporção que você derramar.

Agora, vamos fazer o mesmo experimento com uma malha de arame mostrada abaixo. Desde o início, quando você derrama água, ela flui na mesma proporção. Não absorve nenhuma quantidade de água. A malha de arame é como um material com difusividade térmica muito alta. Espero que isso limpe a diferença entre as duas propriedades.

Fonte da imagem: Google images

Condutividade térmica é uma medida termofísica de quanto calor é transferido através de um material pelo fluxo condutor. A condutividade térmica, ou coeficiente de condutividade térmica, é a quantidade de calor em calorias por segundo que passa através de uma amostra de 1 cm de espessura de uma área de seção transversal de 1 cm2 quando a diferença de temperatura entre as superfícies perpendicular ao fluxo de calor da amostra é de 1 ° C. De acordo com a termodinâmica, o calor flui das regiões mais quentes para as mais frias.

A difusividade térmica controla a taxa de mudança de temperatura no tempo que o calor passa através de um material. É uma medida da taxa na qual um corpo com temperatura não uniforme atinge um estado de equilíbrio térmico.