Kľúčový rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a difúziou je v tom, že tepelná vodivosť sa vzťahuje na schopnosť materiálu viesť teplo, zatiaľ čo tepelná difúznosť sa vzťahuje na meranie rýchlosti prenosu tepla materiálu z jeho horúceho konca do studený koniec.
Tepelná vodivosť a tepelná difúznosť sú dva pojmy, ktoré popisujú prenos tepla cez konkrétny materiál.
Čo je tepelná vodivosť?
Tepelná vodivosť je termín, ktorý popisuje schopnosť konkrétneho materiálu viesť teplo cez seba. Tento výraz môžeme označiť tromi spôsobmi: k, λ alebo κ. Typicky materiál s vysokou tepelnou vodivosťou vykazuje vysokú rýchlosť prenosu tepla. Napríklad kovy majú zvyčajne vysokú tepelnú vodivosť a sú veľmi účinné pri vedení tepla. Podobne 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, zatiaľ čo v aplikáciách tepelnej izolácie môžeme použiť materiály s nízkou tepelnou vodivosťou. 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. Preto môžeme tento pojem 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), kde BTU je britská tepelná jednotka, 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: metódy ustáleného stavu a prechodové metódy.
Čo je tepelná difúznosť?
Tepelná difúznosť je mierou rýchlosti prenosu tepla materiálu z horúceho konca na studený. Ide teda o tepelnú vodivosť materiálu vydelenú hustotou a mernou tepelnou kapacitou pri konštantnom tlaku. Jednotkou merania tohto parametra je m2/s. Je to jednotka odvodená od SI. Zvyčajne môžeme tento výraz označiť ako α. Existujú však aj iné symboly. Matematické vyjadrenie tepelnej difúznosti je nasledovné:
α=k/ρcp
Tu je k tepelná vodivosť, cp je merná tepelná kapacita a ρ si hustota. Avšak ρcp spolu je pomenované ako objemová tepelná kapacita.
Tepelná difúzivita sa najčastejšie meria bleskovou metódou, ktorá zahŕňa zahrievanie pásika alebo valcovej časti vzorky materiálu s krátkym energetickým impulzom na jednom konci a analýzu zmeny teploty na krátku vzdialenosť.
Aký je rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a difúziou?
Tepelná vodivosť a tepelná difúznosť sú dva pojmy, ktoré popisujú prenos tepla cez konkrétny materiál. Kľúčový rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a difúziou je v tom, že tepelná vodivosť sa vzťahuje na schopnosť materiálu viesť teplo, zatiaľ čo tepelná difúznosť sa vzťahuje na meranie rýchlosti prenosu tepla materiálu z horúceho konca na studený.
Pod infografikou sú uvedené rozdiely medzi tepelnou vodivosťou a difúziou na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – Tepelná vodivosť verzus difúznosť
Tepelná vodivosť a tepelná difúznosť sú dva pojmy, ktoré popisujú prenos tepla cez konkrétny materiál. Kľúčový rozdiel medzi tepelnou vodivosťou a difúziou je v tom, že tepelná vodivosť sa týka schopnosti materiálu viesť teplo, zatiaľ čo tepelná difúznosť sa týka merania rýchlosti prenosu tepla materiálu z jeho horúceho konca na studený koniec.
