Forskjellen mellom termisk ledningsevne og termisk diffusivitet
Share
Hovedforskjell - Termisk ledningsevne mot termisk diffusivitet
Termisk ledningsevne og termisk diffusivitet er to termer brukt i termisk og statistisk fysikk. Termisk ledningsevne er et ofte brukt begrep i fysikk, mens termisk diffusivitet er en sjelden brukt term i termisk fysikk. Den termiske konduktiviteten til et materiale er et mål på materialets evne til å lede varme gjennom den. Termisk diffusivitet av et materiale, derimot, er den termiske treghet av det materialet. Dette er hovedforskjellen mellom termisk ledningsevne og termisk diffusivitet. Termisk ledningsevne er nært knyttet til termisk diffusivitet. Forholdet mellom de to kvantiteter kan uttrykkes som en ligning.
Denne artikkelen dekker,
1. Hva er termisk ledningsevne? - Definisjon, måleenhet, formel, egenskaper for termiske ledere
2. Hva er termisk diffusivitet? - Definisjon, Måleenhet, Formel, Egenskaper
3. Hva er forskjellen mellom termisk ledningsevne og termisk diffusivitet?
Hva er termisk ledningsevne
I fysikk er termisk ledningsevne evnen til et materiale til å lede varme. Termisk ledningsevne er betegnet med symbolet K. SI-enheten for måling av termisk ledningsevne er Watts per meter Kelvin (W / mK). Termisk ledningsevne av et gitt materiale avhenger ofte av temperaturen og til og med retningen for varmeoverføring. Ifølge den andre loven om termodynamikk, flyter varmen alltid fra en varm region til et kaldt område. Med andre ord trenger en netto varmeoverføring en temperaturgradient. Jo høyere termisk ledningsevne av et materiale, høyere frekvensen av varmeoverføring over det aktuelle materialet vil være.
Den gjensidige av termisk ledningsevne av et gitt materiale er kjent som termisk resistivitet av det materialet. Det betyr at høyere termisk ledningsevne reduserer termisk resistivitet. Termisk ledningsevne (K) av et materiale kan uttrykkes som;
K (T) = a (T)p (T) Cp(T)
Hvor, α (T) - Termisk diffusivitet, p (T) - tetthet, CpT-spesifikke varmekapasitet
Materialer som diamant, kobber, aluminium og sølv har høy termisk ledningsevne og betraktes som gode termiske ledere. Aluminium legeringer er mye brukt som varme synker spesielt i elektronikk. Materialer som tre, polyuretan, aluminium og polystyren har derimot lav termisk ledningsevne. Derfor blir slike materialer brukt som termiske isolatorer.
Den termiske konduktiviteten til et materiale kan endres når fasen av materialet endres fra fast til væske, væske til gass eller omvendt. For eksempel endres isens varmeledningsevne når is smelter i vann.
Gode elektriske ledere er vanligvis gode termiske ledere. Sølv er imidlertid en relativt svak termisk leder, selv om det er en god elektrisk leder.
Elektroner er den viktigste bidragsyter til metaller med termisk ledningsevne, mens gitter vibrasjoner eller fononer er de viktigste bidragsyterne til termisk ledningsevne av ikke-metall. I metaller er varmeledningsevnen omtrent proporsjonal med produktet av elektrisk ledningsevne og absolutt temperatur. Imidlertid reduseres den elektriske ledningsevnen til rene metaller når temperaturen øker ettersom den elektriske motstanden i rene metaller øker med økende temperatur. Som et resultat forblir produktet av den elektriske motstanden og den absolutte temperatur så vel som termisk ledningsevne omtrent konstant med økende eller redusert temperatur.
Diamant er en av de beste termiske kondensorene rundt romtemperaturen, og har en termisk ledningsevne på mer enn 2000 watt per meter per Kelvin.
Hva er termisk diffusivitet
Termisk diffusivitet av et materiale er den termiske inerti av det aktuelle materialet. Det kan forstås som et materiales evne til å lede varme, i forhold til varmen lagret per volum.
Termisk diffusivitet av et materiale kan defineres som termisk ledningsevne dividert av produktet med spesifikk varmekapasitet og tetthet. Det kan uttrykkes matematisk som;
a (T) = K (T) / (p(T) Cp(T))
a (T) = Termisk diffusivitet
Det betyr at høyere termisk diffusivitet, høyere termisk ledningsevne. Derfor utfører materialer som har høyere termisk diffusivitet varme raskt gjennom dem. Den termiske diffusiviteten til en gass er svært følsom for temperatur og trykk. SI-enheten for måling av termisk diffusivitet er m2s-1.
I motsetning til termisk ledningsevne er termisk diffusivitet ikke et ofte brukt begrep. Imidlertid er det en viktig fysisk egenskap av materialer som bidrar til å forstå evnen til et materiale til å lede varme i forhold til varmen lagret per volum volum.
Pyrolytisk grafitt har en termisk diffusivitet på 1,22 x 10-3 m2/ s
Forskjellen mellom termisk ledningsevne og termisk diffusivitet
Definisjon:
Termisk ledningsevne: Termisk ledningsevne av et materiale er et mål på evnen til det materialet til å lede varme gjennom det.
Termisk diffusjon: Termisk diffusivitet kan forstås som evnen til et materiale til å lede varme i forhold til varmen lagret per voluminnhold.
Formel for beregning
Termisk ledningsevne (K) av et materiale kan uttrykkes som;
K (T) = a (T) p (T) Cp (T)
Hvor, α (T) - Termisk diffusivitet, ρ (T) - tetthet, Cp (T) - spesifikk varmekapasitet
Termisk diffusivitet (a) av et materiale kan uttrykkes i termisk ledningsevne som;
a (T) = K (T) / (p (T) Cp (T))
Betegnet av:
Termisk ledningsevne: K
Termisk diffusjon: α
SI-enhet:
Termisk ledningsevne: W / mK
Termisk diffusjon: m2.
dimensjoner
Termisk ledningsevne: M1L1T-3Θ-1
Termisk diffusjon: L2.
Bilde Courtesy:
"Rough Diamond" av ukjent USGS-medarbeider - Original kilde: USGS "Minerals in Your World" nettsted. Direkte bilde lenke: [1] (Public Domain) via Commons Wikimedia
"Pyrolytisk grafitt" (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
