Ključna razlika između toplotne provodljivosti i difuzivnosti je u tome što se toplotna provodljivost odnosi na sposobnost materijala da provodi toplotu, dok se toplotna difuzivnost odnosi na merenje brzine prenosa toplote materijala od njegovog vrućeg kraja do hladan kraj.
Toplotna provodljivost i termička difuzivnost su dva pojma koja opisuju prijenos topline kroz određeni materijal.
Šta je toplotna provodljivost?
Toplotna provodljivost je pojam koji opisuje sposobnost određenog materijala da provodi toplinu kroz sebe. Postoje tri načina na koje možemo označiti ovaj pojam: k, λ ili κ. Tipično, materijal koji ima visoku toplinsku provodljivost pokazuje visoku brzinu prijenosa topline. Na primjer, metali obično imaju visoku toplinsku provodljivost i vrlo su efikasni u vođenju topline. Slično, izolacijski materijali kao što je stiropor imaju nisku toplinsku provodljivost i pokazuju nisku brzinu prijenosa topline. Stoga možemo koristiti materijale s visokom toplinskom provodljivošću u primjenama hladnjaka, dok možemo koristiti materijale s niskom toplinskom provodljivošću u primjenama toplinske izolacije. Štaviše, “toplinska otpornost” je recipročna toplinska provodljivost.
Matematički možemo izraziti toplotnu provodljivost kao q=-k∇T, gde je q toplotni tok, k je toplotna provodljivost i ∇T temperaturni gradijent. Ovo nazivamo "Furierov zakon provodljivosti toplote".
Možemo definisati toplotnu provodljivost kao transport energije usled slučajnog molekularnog kretanja preko temperaturnog gradijenta. Stoga ovaj pojam možemo razlikovati od transporta energije kroz konvekciju i molekularni rad jer ne uključuje mikroskopske tokove ili unutrašnje napone koji vrše rad.
Kada se razmatraju mjerne jedinice za toplotnu provodljivost, SI jedinice su “Watts per meter-Kelvin” ili W/m. K. Međutim, u imperijalnim jedinicama možemo mjeriti toplotnu provodljivost u BTU/(h.ft.°F) gdje je BTU britanska termalna jedinica, h vrijeme u satima, ft udaljenost u stopama, a F temperatura u Farenhajtu. Nadalje, postoje dva glavna načina mjerenja toplotne provodljivosti materijala: metode stabilnog stanja i prolazne metode.
Šta je termička difuznost?
Termička difuzivnost je mjera brzine prijenosa topline materijala od vrućeg do hladnog kraja. Dakle, to je toplinska provodljivost materijala podijeljena s gustinom i specifičnim toplinskim kapacitetom pri konstantnom pritisku. Jedinica mjere za ovaj parametar je m2/s. To je jedinica izvedena iz SI. Obično ovaj pojam možemo označiti kao α. Ali postoje i drugi simboli. Matematički izraz termičke difuzivnosti je sljedeći:
α=k/ρcp
Ovde, k je toplotna provodljivost, cp je specifični toplotni kapacitet, a ρ si gustina. Međutim, ρcp zajedno se naziva volumetrijski toplotni kapacitet.
Najčešće se toplinska difuzivnost mjeri primjenom flash metode, koja uključuje zagrijavanje trake ili cilindričnog dijela uzorka materijala kratkim energetskim impulsom na jednom kraju i analizu promjene temperature na maloj udaljenosti.
Koja je razlika između toplotne provodljivosti i difuzivnosti?
Toplotna provodljivost i toplotna difuzivnost su dva pojma koja opisuju prenos toplote kroz određeni materijal. Ključna razlika između toplotne provodljivosti i difuzivnosti je u tome što se toplotna provodljivost odnosi na sposobnost materijala da provodi toplotu, dok se toplotna difuzivnost odnosi na merenje brzine prenosa toplote materijala od njegovog toplog do hladnog kraja.
U infografici ispod su prikazane razlike između toplotne provodljivosti i difuzije za jedno pored drugog poređenje.
Sažetak – toplinska provodljivost vs difuznost
Toplotna provodljivost i termička difuzivnost su dva pojma koja opisuju prijenos topline kroz određeni materijal. Ključna razlika između toplotne provodljivosti i difuzivnosti je u tome što se toplotna provodljivost odnosi na sposobnost materijala da provodi toplotu, dok se toplotna difuzivnost odnosi na merenje brzine prenosa toplote materijala od njegovog toplog do hladnog kraja.
