Diffusivité thermique : 23 faits intéressants à connaître

Contenu

Définition de la diffusivité thermique

La diffusivité thermique est définie comme le rapport entre la chaleur conduite et la chaleur stockée dans le matériau par unité de volume.

Unité de diffusivité thermique

L'unité de diffusivité thermique est donnée en m2/s

Formule de diffusivité thermique

L'équation de la diffusivité thermique est donnée par,

α = k/ρ

Où,

α est la diffusivité thermique,

k est la conductivité thermique (w / mK)

? est la densité du matériau (kg/m3)

Cp est la chaleur spécifique (J / kg k)

Diffusivité thermique de l'eau

La diffusivité thermique de l'eau change avec la température et la pression. Si nous considérons les conditions de pression atmosphérique, les valeurs de conductivité thermique avec la température sont données comme ci-dessous.

Diffusivité thermique
Diffusivité thermique de l'eau et du gaz Boîte à outils d'ingénierie de crédit

Diffusivité thermique de l'air

Le thermique diffusivité de l'air avec la température changement est indiqué dans le tableau ci-dessus. Généralement, la diffusivité thermique du gaz est supérieure à celle du liquide en pratique. nous étudierons plus dans le sujet suivant.

Diffusion thermique

La diffusion thermique de la substance est le mouvement relatif des molécules dû au gradient de température.

Diffusivité thermique de l'aluminium

La diffusivité thermique du matériau en aluminium est donnée à 9.7 * 10-5 m2/s

Méthode flash Diffusivité thermique

La méthode flash est utilisée pour déterminer la diffusivité thermique du matériau. L'impulsion d'énergie radiante de courte durée traverse l'échantillon. La source de lampe laser ou flash lumineux est utilisée pour l'énergie radiante. La pièce absorbera l'énergie émise. Le processus est répété pour l'échantillon. En raison de ce rayonnement émis, il y a une augmentation de la température de l'échantillon de matériau. Le détecteur de température infrarouge enregistre cette augmentation de température.

La durée du signal mesuré est calculée. La diffusivité thermique sera trouvée à partir de l'équation suivante.

α = 0.1388/litre2(t2)

=

Où L est l'épaisseur de l'échantillon,

t / 2 est la mi-temps,

nous pouvons trouver la diffusivité thermique, la chaleur spécifique et la densité en utilisant la méthode flash.

Le diagramme schématique de la méthode flash est illustré dans la figure ci-dessous

Schéma de la méthode du flash laser
Méthode flash de diffusivité thermique Crédit Linseis

Comment mesurer la diffusivité thermique

La diffusivité thermique peut être mesurée en utilisant la méthode flash comme discuté ci-dessus. dans ce procédé, l'impulsion d'énergie courte est rayonnée à une extrémité et l'élévation de température est calculée à l'autre extrémité.

Conductivité thermique et diffusivité thermique

Pour différencier la conductivité thermique et la diffusivité thermique, considérons deux matériaux ayant la même conductivité thermique mais avec une diffusivité thermique différente. Les deux permettront le même débit de chaleur en régime permanent. Au début du processus de transfert de chaleur, le matériau avec une diffusivité thermique plus élevée atteindra d'abord un état stationnaire par rapport à un autre matériau car il retient moins d'énergie thermique. L'énergie thermique pénètre rapidement à travers ce matériau, mais après avoir atteint un état stationnaire, le débit de chaleur sera le même. Rappelez-vous également que le matériau ayant moins de diffusivité thermique prend plus de temps pour atteindre l'état d'équilibre.

Techniques de mesure de la diffusivité thermique

Il existe principalement trois types de techniques de mesure de la diffusivité thermique.

  • Méthode Flash
  • Interférométrie à ondes thermiques
  • Méthode thermographique

Diffusivité thermique de l'asphalte

La diffusivité thermique de l'asphalte (Ah-70) est de 0.123 mm2/ s,

Asphalte (Ah-90) 0.128 mm2/s

Diffusivité thermique du caoutchouc

La diffusivité thermique du matériau en caoutchouc est comprise entre 0.089 et 0.13 mm2/s

Valeurs de diffusivité thermique

Les valeurs de diffusivité thermique pour différents matériaux sont données dans le tableau ci-dessous. Les valeurs sont des changements avec des propriétés telles que la température. Ces valeurs sont données pour la température et la pression standard.

Capture
Diffusivité thermique de divers matériaux Crédit Wikipedia

Symbole de diffusivité thermique

Le symbole de la diffusivité thermique est α

La diffusivité thermique la plus élevée est de

La diffusivité thermique la plus élevée est celle de l'argent pur 165.63 mm2 / avec

Diffusivité thermique du sable

La diffusivité thermique du sable sec variait de 0.6 * 10-7 à 7.0 * 10-7 m2/ S.

Transfert de chaleur par diffusivité thermique

Il existe trois modes de conduction de transfert de chaleur, de convection et de rayonnement. La conduction thermique dépend de deux propriétés principales. L'un est la conductivité thermique et la diffusivité thermique. La conductivité thermique est une propriété bien connue, mais la diffusivité thermique n'est pas bien connue. Il définit le taux de transfert de chaleur à travers un milieu donné.

Le taux de transfert de chaleur est plus rapide si la diffusivité thermique est plus élevée. La diffusivité thermique est en équilibre entre le moyen de transfert de chaleur et le stockage de chaleur.

Les diffusivités thermiques des gaz sont généralement

Les diffusivités thermiques de la substance gazeuse se trouvent plus que la substance liquide

Coefficient de diffusion thermique

C'est l'un des paramètres physiques qui décrit la dépendance du débit de diffusion massique du mélange. En d'autres termes, le coefficient de diffusion thermique est le rapport d'un gradient de température à la température absolue.

Signification de la diffusion thermique

La diffusion thermique de la substance est le mouvement relatif des molécules dû au gradient de température.

Diffusivité thermique du verre

La diffusivité thermique du verre est de 0.34 * 10-6 m2/ s dans des conditions atmosphériques normales.

Diffusivité thermique en acier inoxydable

La diffusivité thermique de l'acier inoxydable à 100 ° C est de 4.55 * 10-6 m2/s

Rapport de diffusion thermique

Le rapport de diffusion thermique est le rapport du coefficient de diffusion thermique au coefficient de concentration.

FAQ

Diffusivité thermique du gaz vs liquide

Les diffusivités thermiques de la substance gazeuse se trouvent plus que la substance liquide

Quel matériau a la diffusivité thermique la plus élevée

La diffusivité thermique la plus augmentée est celle de l'argent pur 165.63 mm2 / avec

Application de la diffusivité thermique

Le transfert de chaleur par conduction dans tout appareil nécessite l'étude de la diffusivité thermique. Les industries utilisent l'analyse de la diffusivité thermique pour optimiser le taux de transfert de chaleur.

Si nous prenons un exemple particulier, l'isolation en est un exemple. En isolation, la diffusivité thermique du matériau est minimale afin de pouvoir résister à un flux thermique maximal.

Nous utilisons des ordinateurs, des ordinateurs portables et d'autres gadgets électroniques. Savez-vous quelle est la méthode pour extraire la chaleur des appareils? Oui, ce sont des dissipateurs de chaleur.

Le dissipateur de chaleur nécessite une diffusivité thermique plus élevée pour transférer plus rapidement la chaleur de tous les gadgets.

Une augmentation du transfert de chaleur dans toute électronique dégrade ses performances. Le matériau à diffusivité thermique plus élevée doit être utilisé pour améliorer ses performances dans ce cas.

Diffusivité thermique du béton

La diffusivité thermique du béton est de 0.75 * 10 -6 m2/s

Quelle est la signification physique de la diffusivité thermique?

La diffusivité thermique peut être définie comme le rapport de la conductivité thermique de la substance à la capacité de stockage de chaleur de la substance.

Le rapport définit la chaleur générée est diffusée à un taux spécifique. La valeur plus élevée de la diffusivité thermique indique que le temps requis pour la diffusion de la chaleur est moindre. L'étude de l'équation de la diffusivité thermique peut être possible par la valeur plus élevée de la conductivité thermique ou la valeur inférieure de la capacité thermique.

Image5

La diffusivité thermique est utile pour des transferts de chaleur plus intransigeants. En transfert de chaleur en régime permanent, la conductivité thermique suffit à étudier.

Pourquoi la diffusivité thermique du gaz est-elle supérieure à celle du liquide même si la conductivité thermique du liquide est supérieure à celle des gaz?

La diffusivité thermique désigne la capacité d'un matériau à transférer la chaleur et à stocker la chaleur à un état instable. Un transfert de chaleur plus rapide peut être possible si la diffusivité thermique est plus élevée. La plus faible diffusivité thermique du matériau signifie le stockage de la chaleur dans celui-ci.

Le gaz possède une faible capacité thermique volumétrique en raison de sa faible densité. En raison de la faible capacité thermique volumétrique, la valeur de la diffusivité thermique est élevée.

Le liquide possède une capacité thermique élevée par rapport au gaz; par conséquent, la diffusivité thermique est plus faible dans le liquide.

Quel est l'ordre de diffusivité thermique pour le solide, le liquide et le gaz?

L'ordre de diffusivité thermique dans le solide, le liquide et le gaz comme indiqué ci-dessous,

Gaz> Liquide> Solide

Quelle est la différence entre la diffusion d'impulsion et la diffusion thermique?

Diffusion de l'élan

Il peut être considéré comme la viscosité cinématique du fluide, c'est-à-dire la capacité du fluide à faire circuler la quantité de mouvement. La diffusion de l'impulsion se produit par contrainte de cisaillement dans un fluide. Contrainte de cisaillement provoque un mouvement aléatoire et dans n'importe quelle direction des molécules.

Diffusion thermique

Elle peut être définie comme la conductivité thermique divisée par la multiplication de la densité et de la capacité thermique spécifique (lorsque la pression est constante). Il mesure le taux de transfert de chaleur pour un matériau donné du côté chaud vers le côté froid. Il est prédictif de savoir si un matériau donné est «froid au toucher».

Comment le nombre de Prandtl est-il lié à la viscosité cinématique et à la diffusivité thermique?

La Numéro Prandtl est sans dimension. Il peut être donné comme le rapport de la diffusivité de l'impulsion (il s'agit de la viscosité cinématique comme expliqué ci-dessus) à la diffusivité thermique.

Il peut être formulé dans l'équation comme suit:

Pr = v/α

Pr = numéro Prandtl

V = diffusivité de l'impulsion (m2/ s)

α = diffusivité thermique (m2/ s)

QCM

La diffusivité thermique est le _________

(a) Paramètre sans dimension (b) Fonction de la chaleur (c) Propriété physique du matériau

(Tout ce qui précède

La diffusivité thermique d'un matériau est __________________?

(a) directement proportionnel à la conductivité thermique (k)

(b) inversement proportionnel à la densité d'un matériau

(c) inversement proportionnel à la chaleur spécifique

(D) tout ce qui précède

(e) aucune de ces réponses

Trouvez le mauvais énoncé: Chaleur spécifique d'un matériau ______________.

(a) Constante pour un matériau (b) Capacité calorifique par unité de masse

(c) Propriété extrinsèque                      (d) A des unités comme J / kg-K.

Qu'est-ce qu'une unité de diffusivité thermique?

(a) m / h

(B) m² / h

(c) m / hk

(d) m² / hk

La diffusivité thermique du solide est inférieure à celle du liquide.

(une) Vrai

(b) Faux

La diffusivité thermique est plus élevée en …….

(une gomme

(B) Plomb

(c) Fer

(d) Béton

La diffusivité thermique est plus faible en ……

(une) Caoutchouc

(b) Plomb

(c) Aluminium

(d) Fer

Trouver plus d'articles sur des sujets connexes cliquez ici

Laisser un commentaire