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. [1] Mide la tasa de transferencia de calor de un material desde el extremo caliente al extremo frío. Tiene la unidad derivada del SI de m 2 / s . La difusividad térmica generalmente se denota α, pero también se usan a , h, κ ( kappa ), [2] K , [3] y D.
La formula es:
dónde
- es la conductividad térmica (W / (m · K))
- es la capacidad calorífica específica (J / (kg · K))
- es la densidad (kg / m 3 )
Juntos, puede considerarse la capacidad calorífica volumétrica (J / (m 3 · K)).
Como se ve en la ecuación del calor , [5]
- ,
una forma de ver la difusividad térmica es como la relación entre la derivada del tiempo de la temperatura y su curvatura , cuantificando la velocidad a la que se "suaviza" la concavidad de la temperatura. En cierto sentido, la difusividad térmica es la medida de la inercia térmica . [6] 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 se mide a menudo con el método flash . [7] [8] Implica 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 corta distancia. [9] [10]
Difusividad térmica de materiales y sustancias seleccionados.
Material | Difusividad térmica (mm 2 / s) | Referencias |
---|---|---|
Grafito pirolítico , paralelo a capas | 1220 | |
Compuesto de carbono / carbono a 25 ° C | 216,5 | [12] |
Helio (300 K, 1 atm) | 190 | [13] |
Plata pura (99,9%) | 165,63 | |
Hidrógeno (300 K, 1 atm) | 160 | [13] |
Oro | 127 | [14] |
Cobre a 25 ° C | 111 | [12] |
Aluminio | 97 | [14] |
Silicio | 88 | [14] |
Al-10Si-Mn-Mg (Silafont 36) a 20 ° C | 74,2 | [15] |
Aleación de aluminio 6061-T6 | 64 | [14] |
Molibdeno (99,95%) a 25 ° C | 54,3 | [dieciséis] |
Al-5Mg-2Si-Mn (Magsimal-59) a 20 ° C | 44,0 | [17] |
Estaño | 40 | [14] |
Vapor de agua (1 atm, 400 K) | 23,38 | |
Hierro | 23 | [14] |
Argón (300 K, 1 atm) | 22 | [13] |
Nitrógeno (300 K, 1 atm) | 22 | [13] |
Aire (300 K) | 19 | [14] |
Acero , AISI 1010 (0,1% carbono) | 18,8 | [18] |
Óxido de aluminio (policristalino) | 12,0 | |
Acero , 1% carbono | 11,72 | |
Si 3 N 4 con CNTs 26 ° C | 9.142 | [19] |
Si 3 N 4 sin CNT 26 ° C | 8.605 | [19] |
Acero, inoxidable 304A a 27 ° C | 4.2 | [14] |
Grafito pirolítico, normal a capas | 3.6 | |
Acero, inoxidable 310 a 25 ° C | 3.352 | [20] |
Inconel 600 a 25 ° C | 3.428 | [21] |
Cuarzo | 1.4 | [14] |
Arenisca | 1,15 | |
Hielo a 0 ° C | 1.02 | |
Dióxido de silicio (policristalino) | 0,83 | [14] |
Ladrillo, común | 0,52 | |
Ventana de vidrio | 0,34 | |
Ladrillo, adobe | 0,27 | |
PC (policarbonato) a 25 ° C | 0,144 | [22] |
Agua a 25 ° C | 0,143 | [22] |
PTFE (politetrafluoretileno) a 25 ° C | 0,124 | [23] |
PP (polipropileno) a 25 ° C | 0,096 | [22] |
Nylon | 0,09 | |
Goma | 0,089 - 0,13 | [3] |
Madera (pino amarillo) | 0.082 | |
Parafina a 25 ° C | 0.081 | [22] |
PVC (cloruro de polivinilo) | 0,08 | [14] |
Aceite, motor (líquido saturado, 100 ° C) | 0.0738 | |
Alcohol | 0,07 | [14] |
Ver también
- Ecuación de calor
- Análisis de flash láser
- Termodifusión
- Efusividad térmica
- Constante de tiempo térmica
Referencias
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