Kľúčový rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a koeficientom prestupu tepla je v tom, že tepelná vodivosť súvisí s priestorovou molekulárnou difúziou tepla v tekutine, zatiaľ čo koeficient prestupu tepla je konštanta úmernosti medzi dodaným teplom a termodynamickou hnacou silou toku tepla cez jednotku plochy.
Tepelná vodivosť je schopnosť konkrétneho materiálu viesť cez seba teplo. Koeficient prestupu tepla je na druhej strane konštanta úmernosti medzi tepelným tokom a termodynamickou hnacou silou toku tepla.
Čo je tepelná vodivosť?
Tepelná vodivosť môže byť opísaná ako schopnosť konkrétneho materiálu viesť teplo cez seba. Na označenie tohto pojmu môžeme použiť tri spôsoby: k, λ alebo κ. Vo všeobecnosti materiál s vysokou tepelnou vodivosťou vykazuje vysokú rýchlosť prenosu tepla. Napríklad kovy majú zvyčajne vysokú tepelnú vodivosť a sú veľmi účinné pri vedení tepla. Naproti tomu izolačné materiály, ako je polystyrén, majú nízku tepelnú vodivosť a vykazujú nízku rýchlosť prenosu tepla. Preto môžeme použiť materiály s vysokou tepelnou vodivosťou v aplikáciách chladiča a materiály s nízkou tepelnou vodivosťou v aplikáciách tepelnej izolácie. Navyše „tepelný odpor“je prevrátená hodnota tepelnej vodivosti.
Matematicky môžeme tepelnú vodivosť vyjadriť ako q=-k∇T, kde q je tepelný tok, k je tepelná vodivosť a ∇T je teplotný gradient. Hovoríme tomu „Furierov zákon vedenia tepla“.
Tepelnú vodivosť môžeme definovať ako transport energie v dôsledku náhodného pohybu molekúl cez teplotný gradient. Tento termín môžeme odlíšiť od prenosu energie konvekciou a molekulárnou prácou, pretože nezahŕňa žiadne mikroskopické toky alebo vnútorné napätia, ktoré sú výkonné.
Pri zvažovaní jednotiek merania tepelnej vodivosti sú jednotky SI „Watty na meter-Kelvin“alebo W/m. K. V imperiálnych jednotkách však môžeme merať tepelnú vodivosť v BTU/(h.ft.°F). BTU je britská tepelná jednotka, kde h je čas v hodinách, ft je vzdialenosť v stopách a F je teplota vo stupňoch Fahrenheita. Okrem toho existujú dva hlavné spôsoby merania tepelnej vodivosti materiálu: ustálené a prechodové metódy.
Čo je koeficient prestupu tepla?
Koeficient prestupu tepla je konštanta úmernosti medzi tepelným tokom a termodynamickou hnacou silou toku tepla. V termodynamike je tiež známy ako koeficient filmu alebo účinnosť filmu. Zvyčajne sa celková rýchlosť prenosu tepla pre niektoré systémy vyjadruje ako celková vodivosť alebo koeficient prestupu tepla, ktorý sa označuje ako U.
Koeficient prestupu tepla je užitočný pri výpočte prestupu tepla konvekciou alebo fázovým prechodom medzi kvapalinou a pevnou látkou. Pri zohľadnení jednotiek SI má koeficient prestupu tepla jednotky W/(m2K) (watty na meter štvorcový Kelvin).
Navyše, koeficient prestupu tepla možno opísať ako prevrátenú hodnotu tepelnej izolácie. Koeficient prestupu tepla môžeme použiť pre stavebné materiály a pre izoláciu odevov.
Aký je rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a koeficientom prestupu tepla?
Tepelná vodivosť a koeficient prestupu tepla sú dôležité pojmy vo fyzikálnej chémii. Kľúčový rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a koeficientom prestupu tepla je v tom, že tepelná vodivosť súvisí s priestorovou molekulárnou difúziou tepla v tekutine, zatiaľ čo koeficient prestupu tepla je konštanta úmernosti medzi dodaným teplom a termodynamickou hnacou silou toku tepla jednotková plocha.
Nasledujúca tabuľka sumarizuje rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a koeficientom prestupu tepla.
Zhrnutie – Tepelná vodivosť verzus koeficient prestupu tepla
Kľúčový rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a koeficientom prestupu tepla je v tom, že tepelná vodivosť súvisí s priestorovou molekulárnou difúziou tepla v tekutine, zatiaľ čo koeficient prestupu tepla je konštanta úmernosti medzi dodaným teplom a termodynamickou hnacou silou toku tepla cez jednotku plochy.
