Contenido
- Definición de difusividad térmica
- Unidad de difusividad térmica
- Fórmula de difusividad térmica
- Difusividad térmica del agua
- Difusividad térmica del aire
- Difusión térmica
- Difusividad térmica del aluminio
- Método de flash Difusividad térmica
- Cómo medir la difusividad térmica
- Conductividad térmica y difusividad térmica
- Técnicas de medición de la difusividad térmica
- Difusividad térmica del asfalto
- Difusividad térmica del caucho
- Valores de difusividad térmica
- Símbolo de difusividad térmica
- La difusividad térmica más alta es de
- Difusividad térmica de la arena
- Transferencia de calor por difusividad térmica
- Las difusividades térmicas para gases son generalmente
- Coeficiente de difusión térmica
- Significado de la difusión térmica
- Difusividad térmica de vidrio
- Difusividad térmica de acero inoxidable
- Relación de difusión térmica
Definición de difusividad térmica
La difusividad térmica se define como la relación entre el calor conducido y el calor almacenado en el material por unidad de volumen.
Unidad de difusividad térmica
La unidad de difusividad térmica se expresa como m2/s
Fórmula de difusividad térmica
La ecuación de difusividad térmica está dada por,
α =k/ρ
Dónde,
α es la difusividad térmica,
k es la conductividad térmica (w / mK)
? es la densidad del material (kg / m3)
Cp es el calor específico (J / kg k)
Difusividad térmica del agua
La difusividad térmica del agua cambia con la temperatura y la presión. Si consideramos la condición de presión atmosférica, los valores de conductividad térmica con la temperatura se dan en la siguiente tabla.
Difusividad térmica del aire
La termal difusividad del aire con la temperatura el cambio se muestra en la tabla anterior. Generalmente, la difusividad térmica del gas es mayor que la del líquido en la práctica. estudiaremos más en el próximo tema.
Difusión térmica
La difusión térmica de la sustancia es el movimiento relativo de las moléculas debido al gradiente de temperatura.
Difusividad térmica del aluminio
La difusividad térmica del material de aluminio se da como 9.7 * 10-5 m2/s
Método de flash Difusividad térmica
El método flash se utiliza para determinar la difusividad térmica del material. El pulso de energía radiante de corta duración pasa a través de la muestra. La fuente de lámpara de flash de luz o láser se utiliza para la energía radiante. La pieza absorberá la energía emitida. El proceso se repite para la muestra. Debido a esta radiación emitida, hay un aumento de temperatura de la muestra de material. El detector de temperatura por infrarrojos registra este aumento de temperatura.
Se calcula la duración de la señal medida. La difusividad térmica se obtendrá a partir de la siguiente ecuación.
α = 0.1388/litro2(t2)
=
Donde L es el espesor de la muestra,
t / 2 es el medio tiempo,
podemos encontrar la difusividad térmica, el calor específico y la densidad utilizando el método flash.
El diagrama esquemático del método flash se muestra en la siguiente figura.
Cómo medir la difusividad térmica
La difusividad térmica se puede medir usando el método de flash como se discutió anteriormente. en este método, el pulso de energía corto se irradia en un extremo y el aumento de temperatura se calcula en el otro extremo.
Conductividad térmica y difusividad térmica
Para diferenciar entre conductividad térmica y difusividad térmica, considere dos materiales que tengan la misma conductividad térmica pero con diferente difusividad térmica. Ambos permitirán la misma tasa de flujo de calor en la condición de estado estacionario. Al comienzo del proceso de transferencia de calor, el material con mayor difusividad térmica alcanzará un estado estable primero en comparación con otro material, ya que retiene menos energía térmica. La energía térmica penetra rápidamente a través de este material, pero después de alcanzar un estado estable, la tasa de flujo de calor será la misma. Además, recuerde que el material que tiene menos difusividad térmica tarda más en alcanzar el estado estable.
Técnicas de medición de la difusividad térmica
Existen principalmente tres tipos de técnicas de medición de la difusividad térmica.
- Método flash
- Interferometría de ondas térmicas
- Método termográfico
Difusividad térmica del asfalto
La difusividad térmica del asfalto (Ah-70) es de 0.123 mm.2/ s,
Asfalto (Ah-90) 0.128 mm2/s
Difusividad térmica del caucho
La difusividad térmica del material de caucho está en el rango de 0.089-0.13 mm2/s
Valores de difusividad térmica
Los valores de difusividad térmica para varios materiales se dan en la siguiente tabla. Los valores son cambios con propiedades como la temperatura. Estos valores se dan para temperatura y presión estándar.
Símbolo de difusividad térmica
El símbolo de la difusividad térmica es α
La difusividad térmica más alta es de
La mayor difusividad térmica es de plata pura 165.63 mm2 / con
Difusividad térmica de la arena
La difusividad térmica de la arena seca varió de 0.6 * 10-7 hasta 7.0 * 10-7 m2/ S.
Transferencia de calor por difusividad térmica
Hay tres modos de conducción de transferencia de calor, convección y radiación. La conducción de calor depende de dos propiedades principales. Uno es la conductividad térmica y la difusividad térmica. La conductividad térmica es una propiedad bien conocida, pero la difusividad térmica no es bien conocida. Define la tasa de transferencia de calor a través de un medio dado.
La tasa de transferencia de calor es más rápida cuanto mayor es la difusividad térmica. La difusividad térmica se equilibra entre el medio de transferencia de calor y el almacenamiento de calor.
Las difusividades térmicas para gases son generalmente
Las difusividades térmicas de la sustancia gaseosa se encuentran más que la sustancia líquida.
Coeficiente de difusión térmica
Es uno de los parámetros físicos que describe la dependencia del flujo de difusión másica de la mezcla. En otras palabras, el coeficiente de difusión térmica es la relación entre un gradiente de temperatura y la temperatura absoluta.
Significado de la difusión térmica
La difusión térmica de la sustancia es el movimiento relativo de las moléculas debido al gradiente de temperatura.
Difusividad térmica de vidrio
La difusividad térmica del vidrio es 0.34 * 10-6 m2/ s en condiciones atmosféricas normales.
Difusividad térmica de acero inoxidable
La difusividad térmica del acero inoxidable a 100 ° C es 4.55 * 10-6 m2/s
Relación de difusión térmica
La relación de difusión térmica es la relación entre el coeficiente de difusión térmica y el coeficiente de concentración.
Preguntas Frecuentes
Difusividad térmica de gas vs líquido
Las difusividades térmicas de la sustancia gaseosa se encuentran más que la sustancia líquida.
¿Qué material tiene la mayor difusividad térmica?
La difusividad térmica más aumentada es de plata pura 165.63 mm2 / con
Aplicación de la difusividad térmica
La transferencia de calor por conducción en cualquier aparato requiere el estudio de la difusividad térmica. Las industrias están utilizando el análisis de difusividad térmica para optimizar la tasa de transferencia de calor.
Si tomamos un ejemplo en particular, entonces el aislamiento es un ejemplo. En aislamiento, la difusividad térmica del material es mínima para que pueda resistir el máximo flujo de calor.
Estamos usando computadoras, laptops y otros aparatos electrónicos. ¿Sabes cuál es el método para extraer calor de los dispositivos? Sí, son disipadores de calor.
El disipador de calor requiere una mayor difusividad térmica para transferir calor más rápido desde cualquier dispositivo.
Un aumento en la transferencia de calor en cualquier dispositivo electrónico degrada su rendimiento. El material de mayor difusividad térmica debe usarse para mejorar su rendimiento en ese caso.
Difusividad térmica del hormigón
La difusividad térmica del hormigón es de 0.75 * 10 -6 m2/s
¿Cuál es el significado físico de la difusividad térmica?
La difusividad térmica se puede definir como la relación entre la conductividad térmica de la sustancia y la capacidad de almacenamiento de calor de la sustancia.
La relación define que el calor generado se difunde a una velocidad específica. El valor más alto de difusividad térmica indica que el tiempo requerido para la difusión del calor es menor. El estudio de la ecuación de difusividad térmica puede ser posible por el valor más alto de conductividad térmica o el valor más bajo de capacidad calorífica.
La difusividad térmica es útil para transferencias de calor más intransitorias. En la transferencia de calor en estado estacionario, la conductividad térmica es suficiente para estudiar.
¿Por qué la difusividad térmica del gas es mayor que la del líquido aunque la conductividad térmica del líquido sea mayor que la de los gases?
La difusividad térmica significa la capacidad de un material para transferir calor y almacenar el calor en un estado inestable. Puede ser posible una transferencia de calor más rápida si la difusividad térmica es mayor. La menor difusividad térmica del material significa el almacenamiento de calor en él.
El gas posee una baja capacidad calorífica volumétrica debido a su baja densidad. Debido a la baja capacidad calorífica volumétrica, el valor de la difusividad térmica es alto.
El líquido posee una alta capacidad calorífica en comparación con el gas; por tanto, la difusividad térmica es menor en el líquido.
¿Cuál es el orden de difusividad térmica para sólidos, líquidos y gases?
El orden de difusividad térmica en sólido, líquido y gas como se muestra a continuación,
Gas> Líquido> Sólido
¿Cuál es la diferencia entre difusión de impulso y difusión térmica?
Difusión de momento
Se puede considerar la viscosidad cinemática del fluido, es decir, la capacidad del fluido para fluir el impulso. La difusión del momento se produce por esfuerzo cortante en un fluido. Esfuerzo cortante provoca un movimiento aleatorio y en cualquier dirección de las moléculas.
Difusión térmica
Puede definirse como la conductividad térmica dividida por la multiplicación de la densidad y la capacidad calorífica específica (cuando la presión es constante). Mide la tasa de transferencia de calor para un material dado desde el lado caliente al lado frío. Es predictivo análogo a si un material dado es "fresco al tacto".
¿Cómo se relaciona el número de Prandtl con la viscosidad cinemática y la difusividad térmica?
La Número de Prandtl es adimensional. Se puede dar como la relación entre la difusividad del momento (es la viscosidad cinemática como se explicó anteriormente) y la difusividad térmica.
Se puede formular en ecuación como,
Pr = v/α
Pr = número de Prandtl
V = difusividad del momento (m2/s )
α = Difusividad térmica (m2/ s )
MCQ
La difusividad térmica es la _________
(a) Parámetro adimensional (b) Función del calor (c) Propiedad física del material
(Todo lo anterior
¿La difusividad térmica de un material es __________________?
(a) directamente proporcional a la conductividad térmica (k)
(b) inversamente proporcional a la densidad de un material
(c) inversamente proporcional al calor específico
(D) Todas las anteriores
(e) ninguno de los anteriores
Encuentre la declaración incorrecta: Calor específico de un material ______________.
(a) Constante para un material (b) Capacidad calorífica por unidad de masa
(C) Propiedad extrínseca (d) Tiene unidades como J / kg-K.
¿Qué es una unidad de difusividad térmica?
(a) m / h
(B) m² / h
(c) m / hk
(d) m² / hk
La difusividad térmica del sólido es menor que la del líquido.
(A) ¿Editas con tu equipo de forma remota?
(b) Falso
La difusividad térmica es mayor en …….
(a) Caucho
(B) Lidera
(c) Hierro
(d) Concreto
La difusividad térmica es menor en ……
(A) Caucho
(b) Plomo
(c) Aluminio
(d) Hierro
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Soy Deepak Kumar Jani, estoy realizando un doctorado en energía mecánica y renovable. Tengo cinco años de experiencia docente y dos años de investigación. Mis áreas temáticas de interés son la ingeniería térmica, la ingeniería automotriz, la medición mecánica, los dibujos técnicos, la mecánica de fluidos, etc. He presentado una patente sobre "Hybridación de energía verde para la producción de energía". He publicado 17 artículos de investigación y dos libros.
Me complace ser parte de Lambdageeks y me gustaría presentar parte de mi experiencia de una manera simplista a los lectores.
Aparte de lo académico y la investigación, me gusta vagar por la naturaleza, capturar la naturaleza y crear conciencia sobre la naturaleza entre las personas.
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