Difusividad térmica

En el análisis de transferencia de calor, la difusividad térmica es la conductividad térmica dividida por la densidad y la capacidad calorífica específica a presión constante. Mide la tasa de transferencia de calor de un material desde el extremo caliente al extremo frío. Tiene la unidad derivada del SI de m²/s. La difusividad térmica generalmente se indica con letras minúsculas (α), pero a, h, κ (kappa), K y D también se utilizan.

La fórmula es:

${displaystyle alpha ={frac {k}{rho ¿Qué?$

dónde

• k es conductividad térmica (W/(m·K))
• c_p es una capacidad de calor específica (J/(kg·K))
• *** densidad (kg/m³)

Juntos, ρc_p puede considerarse la capacidad calorífica volumétrica (J/(m< sup>3·K)).

Como se ve en la ecuación del calor,

${fnMicrosoft {fnMicrosoft {fnMicrosoft {fnMicrosoft {fnMicrosoft {\fnMicrosoft} T} {partial t}=alpha nabla ^{2}T,}$

una forma de ver la difusividad térmica es como la relación entre la derivada temporal de la temperatura y su curvatura, cuantificando la velocidad a la que la concavidad de la temperatura se "suaviza". En cierto sentido, la difusividad térmica es una medida que contrasta con la inercia térmica. En una sustancia con alta difusividad térmica, el calor se mueve rápidamente a través de ella porque la sustancia conduce el calor rápidamente en relación con su capacidad calorífica volumétrica o "volumen térmico".

La difusividad térmica a menudo se mide con el método flash. Se trata de calentar una tira o muestra cilíndrica con un pulso de energía corto en un extremo y analizar el cambio de temperatura (reducción de amplitud y cambio de fase del pulso) a una distancia corta.

Difusividad térmica de materiales y sustancias seleccionados