Conteúdo
- Definição de difusividade térmica
- Unidade de difusividade térmica
- Fórmula de difusividade térmica
- Difusividade térmica da água
- Difusividade térmica do ar
- Difusão térmica
- Difusividade térmica do alumínio
- Método de flash Difusividade térmica
- Como medir a difusividade térmica
- Condutividade térmica e difusividade térmica
- Técnicas de medição de difusividade térmica
- Difusividade térmica do asfalto
- Difusividade térmica da borracha
- Valores de difusividade térmica
- Símbolo de difusividade térmica
- A maior difusividade térmica é de
- Difusividade térmica da areia
- Transferência de calor por difusividade térmica
- As difusividades térmicas para gases são geralmente
- Coeficiente de difusão térmica
- Significado da difusão térmica
- Difusividade térmica de vidro
- Difusividade térmica de aço inoxidável
- Razão de difusão térmica
Definição de difusividade térmica
A difusividade térmica é definida como a razão entre o calor conduzido e o calor armazenado no material por unidade de volume.
Unidade de difusividade térmica
A unidade de difusividade térmica é dada como m2/s
Fórmula de difusividade térmica
A equação da difusividade térmica é dada por,
α =k/ρ
Onde,
α é difusividade térmica,
k é a condutividade térmica (w / mK)
? é a densidade do material (kg / m3)
Cp é o calor específico (J / kg k)
Difusividade térmica da água
A difusividade térmica da água muda com a temperatura e a pressão. Se considerarmos a condição de pressão atmosférica, os valores de condutividade térmica com a temperatura são fornecidos conforme a tabela abaixo.
Difusividade térmica do ar
A térmica difusividade do ar com a temperatura alteração é mostrada na tabela acima. Geralmente, a difusividade térmica do gás é maior do que a do líquido na prática. estudaremos é mais no próximo tópico.
Difusão térmica
A difusão térmica da substância é o movimento relativo das moléculas devido ao gradiente de temperatura.
Difusividade térmica do alumínio
A difusividade térmica do material de alumínio é dada como 9.7 * 10-5 m2/s
Método de flash Difusividade térmica
O método flash é usado para determinar a difusividade térmica do material. O pulso de energia radiante de curta duração é passado através da amostra. O laser ou fonte de lâmpada de flash de luz são usados para energia radiante. A peça vai absorver a energia emitida. O processo é repetido para a amostra. Devido a esta radiação emitida, ocorre um aumento da temperatura da amostra do material. O detector de temperatura infravermelho registra esse aumento de temperatura.
A duração do sinal medido é calculada. A difusividade térmica será encontrada na seguinte equação.
α = 0.1388/l2(t2)
=
Onde L é a espessura da amostra,
t / 2 é o intervalo,
podemos encontrar difusividade térmica, calor específico e densidade usando o método de flash.
O diagrama esquemático do método flash é mostrado na figura abaixo
Como medir a difusividade térmica
A difusividade térmica pode ser medida usando o método de flash, conforme discutido acima. neste método, o pulso de energia curta é irradiado por uma extremidade e o aumento da temperatura é calculado na outra extremidade.
Condutividade térmica e difusividade térmica
Para diferenciar entre condutividade térmica e difusividade térmica, considere dois materiais com a mesma condutividade térmica, mas com difusividade térmica diferente. Ambos permitirão a mesma taxa de fluxo de calor na condição de estado estacionário. No início do processo de transferência de calor, o material com maior difusividade térmica atingirá um estado estacionário primeiro em comparação com outro material, uma vez que retém menos energia térmica. A energia térmica penetra rapidamente através deste material, mas depois de obter um estado estacionário, a taxa de fluxo de calor será a mesma. Além disso, lembre-se de que o material com menos difusividade térmica leva mais tempo para atingir o estado estacionário.
Técnicas de medição de difusividade térmica
Existem basicamente três tipos de técnicas de medição de difusividade térmica.
- Método flash
- Interferometria de onda térmica
- Método termográfico
Difusividade térmica do asfalto
A difusividade térmica do asfalto (Ah-70) é 0.123 mm2/ s
Asfalto (Ah-90) 0.128 mm2/s
Difusividade térmica da borracha
A difusividade térmica do material de borracha está na faixa de 0.089-0.13 mm2/s
Valores de difusividade térmica
Os valores de difusividade térmica para vários materiais são fornecidos na tabela abaixo. Os valores são mudanças com propriedades como temperatura. Esses valores são fornecidos para temperatura e pressão padrão.
Símbolo de difusividade térmica
O símbolo da difusividade térmica é α
A maior difusividade térmica é de
A maior difusividade térmica é de prata pura 165.63 mm2 /s
Difusividade térmica da areia
A difusividade térmica da areia seca variou de 0.6 * 10-7 para 7.0 * 10-7 m2/ S.
Transferência de calor por difusividade térmica
Existem três modos de condução, convecção e radiação por transferência de calor. A condução de calor depende de duas propriedades principais. Um é a condutividade térmica e difusividade térmica. A condutividade térmica é uma propriedade bem conhecida, mas a difusividade térmica não é bem conhecida. Ele define a taxa de transferência de calor por meio de um determinado meio.
A taxa de transferência de calor é mais rápida quando a difusividade térmica é maior. A difusividade térmica é o equilíbrio entre o meio de transferência de calor e o armazenamento de calor.
As difusividades térmicas para gases são geralmente
As difusividades térmicas de substâncias gasosas são encontradas mais do que substâncias líquidas
Coeficiente de difusão térmica
É um dos parâmetros físicos que descreve a dependência do fluxo de difusão de massa da mistura. Em outras palavras, o coeficiente de difusão térmica é a razão de um gradiente de temperatura para a temperatura absoluta.
Significado da difusão térmica
A difusão térmica da substância é o movimento relativo das moléculas devido ao gradiente de temperatura.
Difusividade térmica de vidro
A difusividade térmica do vidro é 0.34 * 10-6 m2/ s em condição atmosférica normal.
Difusividade térmica de aço inoxidável
A difusividade térmica do aço inoxidável a 100 ° C é 4.55 * 10-6 m2/s
Razão de difusão térmica
A relação de difusão térmica é a relação entre o coeficiente de difusão térmica e o coeficiente de concentração.
Perguntas Frequentes:
Difusividade térmica do gás vs líquido
As difusividades térmicas de substâncias gasosas são encontradas mais do que substâncias líquidas
Qual material tem a maior difusividade térmica
A difusividade térmica mais elevada é de prata pura 165.63 mm2 /s
Aplicação de difusividade térmica
A transferência de calor por condução em qualquer aparelho requer o estudo da difusividade térmica. As indústrias estão usando a análise de difusividade térmica para otimizar a taxa de transferência de calor.
Se tomarmos um exemplo específico, o isolamento é um exemplo. No isolamento, a difusividade térmica do material é mínima para que ele possa resistir ao fluxo máximo de calor.
Estamos usando computadores, laptops e outros aparelhos eletrônicos. Você sabe qual é o método para extrair calor dos dispositivos? Sim, são dissipadores de calor.
Dissipador de calor requer maior difusividade térmica para transferir calor mais rápido de qualquer dispositivo.
Um aumento na transferência de calor em qualquer parte eletrônica prejudica seu desempenho. O material de maior difusividade térmica deve ser usado para melhorar seu desempenho nesse caso.
Difusividade térmica do concreto
A difusividade térmica do concreto é 0.75 * 10 -6 m2/s
Qual é o significado físico da difusividade térmica?
A difusividade térmica pode ser definida como a razão entre a condutividade térmica da substância e a capacidade de armazenamento de calor da substância.
A proporção define que o calor gerado é difundido a uma taxa específica. O valor mais alto de difusividade térmica indica que o tempo necessário para a difusão do calor é menor. O estudo da equação da difusividade térmica pode ser possível pelo maior valor da condutividade térmica ou pelo menor valor da capacidade térmica.
A difusividade térmica é útil para transferências de calor mais intransientes. Na transferência de calor em estado estacionário, a condutividade térmica é suficiente para estudar.
Por que a difusividade térmica do gás é maior do que a do líquido, embora a condutividade térmica do líquido seja maior do que a dos gases?
Difusividade térmica significa a capacidade de um material de transferir calor e armazenar o calor em um estado instável. Uma transferência de calor mais rápida pode ser possível se a difusividade térmica for maior. A menor difusividade térmica do material significa o armazenamento de calor nele.
O gás possui baixa capacidade volumétrica de calor devido à baixa densidade. Devido à baixa capacidade volumétrica de calor, o valor da difusividade térmica é alto.
O líquido possui uma alta capacidade de calor em comparação com o gás; portanto, a difusividade térmica é menor no líquido.
Qual é a ordem da difusividade térmica para sólido, líquido e gás?
A ordem de difusividade térmica em sólido, líquido e gás, conforme mostrado abaixo,
Gás> Líquido> Sólido
Qual é a diferença entre difusão de momento e difusão térmica?
Difusão de momentum
Pode ser considerada a viscosidade cinemática do fluido, ou seja, a capacidade do fluido de escoar a quantidade de movimento. A difusão do momento ocorre por tensão de cisalhamento em um fluido. Tensão de cisalhamento causa um movimento aleatório e em qualquer direção das moléculas.
Difusão térmica
Pode ser definida como a condutividade térmica dividida pela multiplicação da densidade e da capacidade térmica específica (quando a pressão é constante). Ele mede a taxa de transferência de calor para um determinado material do lado quente para o lado frio. É uma previsão análoga ao fato de um determinado material ser "legal ao toque".
Como o número de Prandtl está relacionado à viscosidade cinemática e difusividade térmica?
A Número Prandtl é adimensional. Pode ser dado como a razão entre a difusividade do momento (é a viscosidade cinemática como explicado acima) para a difusividade térmica.
Pode ser formulado na equação como,
Pr = v/α
Pr = número Prandtl
V = difusividade do momento (m2/ s)
α = Difusividade térmica (m2/ s)
MCQs
Difusividade térmica é o _________
(a) Parâmetro adimensional (b) Função do calor (c) Propriedade física do material
(d) Todas as opções acima
A difusividade térmica de um material é __________________?
(a) diretamente proporcional à condutividade térmica (k)
(b) inversamente proporcional à densidade de um material
(c) inversamente proporcional ao calor específico
(D) todas as alternativas acima
(e) nenhuma das anteriores
Encontre a afirmação errada: Calor específico de um material ______________.
(a) Constante para um material (b) Capacidade de calor por unidade de massa
(C) Propriedade extrínseca (d) Possui unidades como J / kg-K.
O que é uma unidade de difusividade térmica?
(a) m / h
(B) m² / h
(c) m / hk
(d) m² / hk
A difusividade térmica do sólido é menor do que a do líquido.
(A) Verdadeiro
(b) Falso
A difusividade térmica é maior em …….
(uma borracha
(B) Conduzir
(c) Ferro
(d) Betão
A difusividade térmica é mais baixa em ...
(A) Caucho
(b) chumbo
(c) Alumínio
(d) Ferro
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Sou Deepak Kumar Jani, estou fazendo doutorado em Energia Mecânica-Renovável. Tenho cinco anos de docência e dois anos de experiência em pesquisa. Minha área de interesse é engenharia térmica, engenharia automobilística, medição mecânica, desenho de engenharia, mecânica de fluidos, etc. Eu registrei uma patente sobre “Hibridização de energia verde para produção de energia”. Publiquei 17 artigos de pesquisa e dois livros.
Estou feliz por fazer parte do Lambdageeks e gostaria de apresentar um pouco da minha experiência de forma simplista aos leitores.
Além dos estudos e da pesquisa, gosto de passear pela natureza, capturá-la e criar consciência sobre a natureza entre as pessoas.
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