Contenuti
- Definizione di diffusività termica
- Unità di diffusività termica
- Formula di diffusività termica
- Diffusività termica dell'acqua
- Diffusività termica dell'aria
- Diffusione termica
- Diffusività termica dell'alluminio
- Metodo flash Diffusività termica
- Come misurare la diffusività termica
- Conduttività termica e diffusività termica
- Tecniche di misura della diffusività termica
- Diffusività termica dell'asfalto
- Diffusività termica della gomma
- Valori di diffusività termica
- Simbolo di diffusività termica
- La massima diffusività termica è di
- Diffusività termica della sabbia
- Trasferimento di calore per diffusività termica
- Le diffusività termiche per i gas sono generalmente
- Coefficiente di diffusione termica
- Significato di diffusione termica
- Diffusività termica in vetro
- Diffusività termica in acciaio inox
- Rapporto di diffusione termica
Definizione di diffusività termica
La diffusività termica è definita come il rapporto tra il calore condotto e il calore immagazzinato nel materiale per unità di volume.
Unità di diffusività termica
L'unità di diffusività termica è data come m2/s
Formula di diffusività termica
L'equazione della diffusività termica è data da,
α =k/ρ
Dove,
α è la diffusività termica,
k è la conducibilità termica (w / mK)
? è la densità del materiale (kg/m3)
Cp è il calore specifico (J / kg k)
Diffusività termica dell'acqua
La diffusività termica dell'acqua cambia con la temperatura e la pressione. Se consideriamo la condizione della pressione atmosferica, i valori di conducibilità termica con la temperatura sono riportati come sotto la tabella.
Diffusività termica dell'aria
La termica diffusività dell'aria con la temperatura il cambiamento è mostrato nella tabella sopra. Generalmente, la diffusività termica del gas è in pratica più che liquida. studieremo è più nel prossimo argomento.
Diffusione termica
La diffusione termica della sostanza è il movimento relativo delle molecole dovuto al gradiente di temperatura.
Diffusività termica dell'alluminio
La diffusività termica del materiale di alluminio è indicata come 9.7 * 10-5 m2/s
Metodo flash Diffusività termica
Il metodo flash viene utilizzato per determinare la diffusività termica del materiale. L'impulso di energia radiante di breve durata viene fatto passare attraverso il campione. La sorgente della lampada flash laser o leggera viene utilizzata per l'energia radiante. Il pezzo assorbirà l'energia emessa. Il processo viene ripetuto per il campione. A causa di questa radiazione emessa, si verifica un aumento della temperatura del campione di materiale. Il rilevatore di temperatura a infrarossi registra questo aumento di temperatura.
Viene calcolata la durata del segnale misurato. La diffusività termica sarà ricavata dalla seguente equazione.
α = 0.1388/lt2(t2)
=
Dove L è lo spessore del campione,
t / 2 è il primo tempo,
possiamo trovare diffusività termica, calore specifico e densità utilizzando il metodo del flash.
Il diagramma schematico del metodo flash è mostrato nella figura seguente
Come misurare la diffusività termica
La diffusività termica può essere misurata utilizzando il metodo flash come discusso sopra. in questo metodo, il breve impulso di energia viene irradiato da un'estremità e l'aumento di temperatura viene calcolato dall'altra.
Conduttività termica e diffusività termica
Per distinguere tra conducibilità termica e diffusività termica, si consideri due materiali aventi la stessa conducibilità termica ma con diffusività termica diversa. Entrambi permetteranno la stessa velocità di flusso di calore nella condizione di stato stazionario. All'inizio del processo di trasferimento del calore, il materiale con una maggiore diffusività termica raggiungerà prima uno stato stazionario rispetto ad altri materiali poiché trattiene meno energia termica. L'energia termica penetra rapidamente attraverso questo materiale, ma dopo aver ottenuto uno stato stazionario, la velocità del flusso di calore sarà la stessa. Inoltre, ricorda che il materiale con minore diffusività termica impiega più tempo per raggiungere lo stato stazionario.
Tecniche di misura della diffusività termica
Esistono principalmente tre tipi di tecniche di misurazione della diffusività termica.
- Metodo Flash
- Interferometria ad onde termiche
- Metodo termografico
Diffusività termica dell'asfalto
La diffusività termica dell'asfalto (Ah-70) è di 0.123 mm2/S,
Asfalto (Ah-90) 0.128 mm2/s
Diffusività termica della gomma
La diffusività termica del materiale in gomma è compresa tra 0.089 e 0.13 mm2/s
Valori di diffusività termica
I valori di diffusività termica per vari materiali sono riportati nella tabella sottostante. I valori sono cambiamenti con proprietà come la temperatura. Questi valori sono forniti per temperatura e pressione standard.
Simbolo di diffusività termica
Il simbolo della diffusività termica è α
La massima diffusività termica è di
La massima diffusività termica è dell'argento puro 165.63 mm2 / S
Diffusività termica della sabbia
La diffusività termica della sabbia asciutta variava da 0.6 * 10-7 a 7.0 * 10-7 m2/ S
Trasferimento di calore per diffusività termica
Esistono tre modalità di conduzione del trasferimento di calore, convezione e irraggiamento. La conduzione del calore dipende dalle due proprietà principali. Uno è la conducibilità termica e la diffusività termica. La conduttività termica è una proprietà ben nota, ma la diffusività termica non è ben nota. Definisce la velocità di trasferimento del calore attraverso un dato mezzo.
La velocità di trasferimento del calore è più veloce se la diffusività termica è maggiore. La diffusività termica è il bilanciamento tra il mezzo di trasferimento del calore e l'accumulo di calore.
Le diffusività termiche per i gas sono generalmente
Le diffusività termiche della sostanza gassosa si trovano più della sostanza liquida
Coefficiente di diffusione termica
È uno dei parametri fisici che descrive la dipendenza del flusso di diffusione di massa della miscela. In altre parole, il coefficiente di diffusione termica è il rapporto tra un gradiente di temperatura e la temperatura assoluta.
Significato di diffusione termica
La diffusione termica della sostanza è il movimento relativo delle molecole dovuto al gradiente di temperatura.
Diffusività termica in vetro
La diffusività termica del vetro è 0.34 * 10-6 m2/ s in condizioni atmosferiche normali.
Diffusività termica in acciaio inossidabile
La diffusività termica dell'acciaio inossidabile a 100 ° C è 4.55 * 10-6 m2/s
Rapporto di diffusione termica
Il rapporto di diffusione termica è il rapporto tra il coefficiente di diffusione termica e il coefficiente di concentrazione.
FAQ
Diffusività termica del gas vs liquido
Le diffusività termiche della sostanza gassosa si trovano più della sostanza liquida
Quale materiale ha la più alta diffusività termica
La diffusività termica più elevata è quella dell'argento puro 165.63 mm2 / S
Applicazione della diffusività termica
Il trasferimento di calore per conduzione in qualsiasi apparecchiatura richiede lo studio della diffusività termica. Le industrie utilizzano l'analisi della diffusività termica per ottimizzare la velocità di trasferimento del calore.
Se prendiamo un esempio particolare, l'isolamento ne è un esempio. Nell'isolamento, la diffusività termica del materiale è minima in modo che possa resistere al massimo flusso di calore.
Stiamo usando computer, laptop e altri gadget elettronici. Sai qual è il metodo per estrarre il calore dai dispositivi? Sì, sono dissipatori di calore.
Il dissipatore di calore richiede una maggiore diffusività termica per trasferire più velocemente il calore da qualsiasi gadget.
Un aumento del trasferimento di calore in qualsiasi elettronica ne degrada le prestazioni. Il materiale di diffusività termica più elevata dovrebbe essere utilizzato per migliorare le sue prestazioni in questo caso.
Diffusività termica del calcestruzzo
La diffusività termica del calcestruzzo è 0.75 * 10 -6 m2/s
Qual è il significato fisico della diffusività termica?
La diffusività termica può essere definita come il rapporto tra la conduttività termica della sostanza e la capacità di accumulo di calore della sostanza.
Il rapporto definisce il calore generato viene diffuso a una velocità specifica. Il valore più alto di diffusività termica indica che il tempo necessario per la diffusione del calore è inferiore. Lo studio dell'equazione della diffusività termica può essere possibile dal valore più alto di conducibilità termica o dal valore più basso di capacità termica.
La diffusività termica è utile per trasferimenti di calore più intransienti. Nello stato stazionario trasferimento di calore, la conduttività termica è sufficiente per studiare.
Perché la diffusività termica del gas è maggiore del liquido anche se la conducibilità termica del liquido è maggiore dei gas?
Per diffusività termica si intende la capacità di un materiale di trasferire calore e immagazzinarlo in uno stato instabile. Un trasferimento di calore più veloce può essere possibile se la diffusività termica è maggiore. La minore diffusività termica del materiale significa l'accumulo di calore al suo interno.
Il gas possiede una bassa capacità termica volumetrica a causa della bassa densità. A causa della bassa capacità termica volumetrica, il valore della diffusività termica è elevato.
Il liquido possiede un'elevata capacità termica rispetto al gas; quindi la diffusività termica è inferiore nel liquido.
Qual è l'ordine della diffusività termica per solido, liquido e gas?
L'ordine di diffusività termica in solido, liquido e gas come mostrato di seguito,
Gas> Liquido> Solido
Qual è la differenza tra diffusione del momento e diffusione termica?
Diffusione dello slancio
Può essere considerata la viscosità cinematica del fluido, cioè la capacità del fluido di far fluire la quantità di moto. La diffusione della quantità di moto si verifica per sollecitazione di taglio in un fluido. Sforzo di taglio provoca un movimento casuale e in qualsiasi direzione delle molecole.
Diffusione termica
Può essere definita come conducibilità termica divisa per la moltiplicazione della densità e della capacità termica specifica (quando la pressione è costante). Misura la velocità di trasferimento del calore per un dato materiale dal lato caldo a quello freddo. È predittivo analogo al fatto che un determinato materiale sia "fresco al tatto".
In che modo il numero Prandtl è correlato alla viscosità cinematica e alla diffusività termica?
I Numero Prandtl è adimensionale. Può essere dato come rapporto tra la diffusività della quantità di moto (è la viscosità cinematica come spiegato sopra) e la diffusività termica.
Può essere formulato in equazione come,
pr = v/α
Pr = numero Prandtl
V = diffusività della quantità di moto (m2/S )
α = Diffusività termica (m2/ S )
MCQ
La diffusività termica è la _________
(a) Parametro adimensionale (b) Funzione del calore (c) Proprietà fisica del materiale
(d) Tutto quanto sopra
La diffusività termica di un materiale è __________________?
(a) direttamente proporzionale alla conducibilità termica (k)
(b) inversamente proporzionale alla densità di un materiale
(c) inversamente proporzionale al calore specifico
(D) tutti i precedenti
(e) nessuna delle precedenti
Trova l'affermazione sbagliata: calore specifico di un materiale ______________.
(a) Costante per un materiale (b) Capacità termica per unità di massa
(C) Proprietà estrinseca (d) Ha unità come J / kg-K.
Cos'è un'unità di diffusività termica?
(a) m / h
(B) m² / h
(c) m / hk
(d) m² / hk
La diffusività termica del solido è inferiore a quella del liquido.
(A) I veri
(b) Falso
La diffusività termica è maggiore in …….
(una gomma
(B) Portare
(c) Ferro
(d) Calcestruzzo
La diffusività termica è inferiore in ……
(A) Gomma
(b) Piombo
(c) Alluminio
(d) Ferro
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Sono Deepak Kumar Jani, sto perseguendo il dottorato in energia meccanica e rinnovabile. Ho cinque anni di insegnamento e due anni di esperienza di ricerca. La mia area tematica di interesse è l'ingegneria termica, l'ingegneria automobilistica, la misurazione meccanica, il disegno tecnico, la meccanica dei fluidi ecc. Ho depositato un brevetto su "Ibridazione di energia verde per la produzione di energia". Ho pubblicato 17 articoli di ricerca e due libri.
Sono felice di far parte di Lambdageeks e vorrei presentare ai lettori parte della mia esperienza in modo semplicistico.
A parte gli studi accademici e la ricerca, mi piace vagare nella natura, catturarla e creare consapevolezza sulla natura tra le persone.
Consulta anche il mio canale You-tube riguardante “Invito dalla Natura”
