Het belangrijkste verschil tussen thermische geleidbaarheid en diffusiviteit is dat thermische geleidbaarheid verwijst naar het vermogen van een materiaal om warmte te geleiden, terwijl thermische diffusiviteit verwijst naar de meting van de overdrachtssnelheid van warmte van een materiaal van het hete uiteinde naar de koud einde.
Thermische geleidbaarheid en thermische diffusie zijn twee termen die de warmteoverdracht door een bepaald materiaal beschrijven.
Wat is thermische geleidbaarheid?
Thermische geleidbaarheid is een term die het vermogen van een bepaald materiaal om warmte door zichzelf te geleiden beschrijft. Er zijn drie manieren waarop we deze term kunnen aanduiden: k, λ of κ. Typisch vertoont een materiaal met een hoge thermische geleidbaarheid een hoge mate van warmteoverdracht. Metalen hebben bijvoorbeeld meestal een hoge thermische geleidbaarheid en zijn zeer efficiënt in het geleiden van warmte. Evenzo hebben isolatiematerialen zoals piepschuim een lage thermische geleidbaarheid en vertonen ze een lage warmteoverdracht. Daarom kunnen we materialen met een hoge thermische geleidbaarheid gebruiken in koellichaamtoepassingen, terwijl we materialen met een lage thermische geleidbaarheid kunnen gebruiken in thermische isolatietoepassingen. Bovendien is "thermische weerstand" het omgekeerde van thermische geleidbaarheid.
Wiskundig kunnen we thermische geleidbaarheid uitdrukken als q=-k∇T, waarbij q de warmteflux is, k de thermische geleidbaarheid is en ∇T de temperatuurgradiënt is. We noemen dit "de wet van de warmtegeleiding van Fourier".
We kunnen thermische geleiding definiëren als het transport van energie als gevolg van willekeurige moleculaire beweging over een temperatuurgradiënt. Daarom kunnen we deze term onderscheiden van energietransport door convectie en moleculair werk omdat het geen microscopische stromen of interne spanningen met zich meebrengt die werkuitvoerend zijn.
Bij het overwegen van de meeteenheden voor thermische geleidbaarheid, zijn de SI-eenheden "Watts per meter-Kelvin" of W/m. K. In Engelse eenheden kunnen we de thermische geleidbaarheid echter meten in BTU/(h.ft.°F) waarbij BTU de Britse thermische eenheid is, h de tijd in uren is, ft de afstand in voet en F de temperatuur in Fahrenheit. Verder zijn er twee belangrijke manieren om de thermische geleidbaarheid van een materiaal te meten: steady-state en transiënte methoden.
Wat is thermische diffusie?
Thermische diffusie is de maat voor de snelheid van warmteoverdracht van een materiaal van het hete uiteinde naar het koude uiteinde. Daarom is het de thermische geleidbaarheid van een materiaal gedeeld door dichtheid en soortelijke warmtecapaciteit bij een constante druk. De maateenheid voor deze parameter is m2/s. Het is een van SI afgeleide eenheid. Meestal kunnen we deze term aanduiden als α. Maar er zijn ook andere symbolen. De wiskundige uitdrukking van thermische diffusie is als volgt:
α=k/ρcp
Hier is k de thermische geleidbaarheid, cp is de soortelijke warmtecapaciteit en ρ si de dichtheid. Echter, ρcp samen wordt genoemd als volumetrische warmtecapaciteit.
Meestal wordt thermische diffusie gemeten met behulp van de flash-methode, waarbij een strook of een cilindrisch deel van een materiaalmonster wordt verwarmd met een korte energiepuls aan het ene uiteinde en de temperatuurverandering op korte afstand wordt geanalyseerd.
Wat is het verschil tussen thermische geleidbaarheid en diffusie?
Thermische geleidbaarheid en thermische diffusie zijn twee termen die de warmteoverdracht door een bepaald materiaal beschrijven. Het belangrijkste verschil tussen thermische geleidbaarheid en diffusiviteit is dat thermische geleidbaarheid verwijst naar het vermogen van een materiaal om warmte te geleiden, terwijl thermische diffusiviteit verwijst naar de meting van de overdrachtssnelheid van warmte van een materiaal van het hete uiteinde naar het koude uiteinde.
De onderstaande infographic geeft een overzicht van de verschillen tussen thermische geleidbaarheid en diffusiviteit voor zij aan zij vergelijking.
Samenvatting – Thermische geleidbaarheid versus diffusiviteit
Thermische geleidbaarheid en thermische diffusie zijn twee termen die warmteoverdracht door een bepaald materiaal beschrijven. Het belangrijkste verschil tussen thermische geleidbaarheid en diffusiviteit is dat thermische geleidbaarheid verwijst naar het vermogen van een materiaal om warmte te geleiden, terwijl thermische diffusiviteit verwijst naar de meting van de overdrachtssnelheid van warmte van een materiaal van het hete uiteinde naar het koude uiteinde.
