Tepelná difuzivita - Thermal diffusivity

v přenos tepla analýza, tepelná difuzivita je tepelná vodivost děleno hustota a specifická tepelná kapacita při konstantním tlaku.[1] Měří rychlost přenosu tepla materiálu z horkého konce na studený konec. Má to Jednotka odvozená od SI z m² / s. Tepelná difuzivita se obvykle označuje α ale A, h,κ,[2] K.,[3] a D jsou také používány. Vzorec je:

[4]

kde

Spolu, lze považovat za objemová tepelná kapacita (J / (m³ · K)).

Jak je vidět na rovnice tepla,[5]

,

jedním ze způsobů, jak zobrazit tepelnou difuzivitu, je poměr hodnoty časová derivace z teplota k jeho zakřivení, kvantifikující rychlost, při které je konkávnost teploty „vyhlazena“. V jistém smyslu je tepelná difuzivita mírou tepelná setrvačnost.[6] V látce s vysokou tepelnou difuzivitou se teplo rychle pohybuje, protože látka vede teplo rychle vzhledem k její objemové tepelné kapacitě nebo „tepelnému objemu“.

Tepelná difuzivita se často měří pomocí metoda blesku.[7][8] Zahrnuje zahřívání pásu nebo válcového vzorku s krátkým energetickým pulzem na jednom konci a analýzu změny teploty (snížení amplitudy a fázového posunu pulzu) na krátkou vzdálenost.[9][10]

Tepelná difuzivita vybraných materiálů a látek[11]
MateriálTepelná difuzivita
(mm² / s)		Odkazy
Pyrolytický grafit, rovnoběžně s vrstvami1220
Uhlík / uhlík kompozit při 25 ° C216.5[12]
Helium (300 K, 1 atm)190[13]
Stříbro, čisté (99,9%)165.63
Vodík (300 K, 1 atm)160[13]
Zlato127[14]
Měď při 25 ° C111[12]
Hliník97[14]
Křemík88[14]
Al-10 Si-Mn-Mg (Silafont 36) při 20 ° C74.2[15]
Hliník 6061-T6 slitina64[14]
Molybden (99,95%) při 25 ° C54.3[16]
Al-5Mg-2Si-Mn (Magsimal-59) při 20 ° C44.0[17]
Cín40[14]
Vodní pára (1 atm, 400 K)23.38
Žehlička23[14]
Argon (300 K, 1 atm)22[13]
Dusík (300 K, 1 atm)22[13]
Vzduch (300 K)19[14]
Ocel, AISI 1010 (0,1% uhlík)18.8[18]
Oxid hlinitý (polykrystalický)12.0
Ocel, 1% uhlíku11.72
Si3 N4 s CNT 26 ° C9.142[19]
Si3 N4 bez CNT 26 ° C8.605[19]
Ocel, nerez 304A při 27 ° C4.2[14]
Pyrolytický grafit, normální k vrstvám3.6
Ocel, nerez 310 při 25 ° C3.352[20]
Inconel 600 při 25 ° C3.428[21]
Křemen1.4[14]
Pískovec1.15
Led při 0 ° C1.02
Oxid křemičitý (polykrystalický)0.83[14]
Cihla, obyčejná0.52
Skleněné okno0.34
Cihla, adobe0.27
PC (Polykarbonát) při 25 ° C0.144[22]
Voda při 25 ° C0.143[22]
PTFE (Polytetrafluorethylen) při 25 ° C0.124[23]
PP (Polypropylen) při 25 ° C0.096[22]
Nylon0.09
Guma0.089 - 0.13[3]
Dřevo (žlutá borovice)0.082
Parafín při 25 ° C0.081[22]
PVC (Polyvinyl chlorid)0.08[14]
Olej, motor (nasycená kapalina, 100 ° C)0.0738
Alkohol0.07[14]

Viz také

Reference

  1. ^ Lide, David R., ed. (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics (90. vydání). Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 2-65. ISBN  978-1-4200-9084-0.
  2. ^ Gladwell, Richard B. Hetnarski, M. Reza Eslami; editoval G.M.L. (2009). Tepelné namáhání - pokročilá teorie a aplikace (Online-Ausg. Ed.). Dordrecht: Springer Nizozemsko. p. 170. ISBN  978-1-4020-9247-3.
  3. ^ A b Unsworth, J .; Duarte, F. J. (1979), „Difúze tepla v pevné sféře a Fourierova teorie“, Dopoledne. J. Phys., 47 (11): 891–893, Bibcode:1979AmJPh..47..981U, doi:10.1119/1.11601
  4. ^ Lightfoot, R. Byron Bird, Warren E. Stewart, Edwin N. (1960). Transportní jevy. John Wiley and Sons, Inc. Rov. 8.1-7. ISBN  978-0-471-07392-5.
  5. ^ Carslaw, H. S.; Jaeger, J. C. (1959), Vedení tepla v pevných látkách (2. vyd.), Oxford University Press, ISBN  978-0-19-853368-9
  6. ^ Venkanna, B.K. (2010). Základy přenosu tepla a hmoty. Nové Dillí: Učení PHI. p. 38. ISBN  978-81-203-4031-2. Citováno 1. prosince 2011.
  7. ^ „NETZSCH-Gerätebau, Německo“. Archivovány od originál dne 11.03.2012. Citováno 2012-03-12.
  8. ^ W. J. Parker; R.J. Jenkins; C.P. Komorník; GL Abbott (1961). "Metoda stanovení tepelné difuzivity, tepelné kapacity a tepelné vodivosti". Journal of Applied Physics. 32 (9): 1679. Bibcode:1961JAP .... 32.1679P. doi:10.1063/1.1728417.
  9. ^ J. Blumm; J. Opfermann (2002). "Vylepšení matematického modelování bleskových měření". Vysoké teploty - vysoké tlaky. 34 (5): 515. doi:10.1068 / htjr061.
  10. ^ Thermitus, M.-A. (Říjen 2010). „Nová korekce velikosti paprsku pro měření tepelné difuzivity metodou Flash“. In Gaal, Daniela S .; Gaal, Peter S. (eds.). Tepelná vodivost 30 / Tepelná roztažnost 18. 30. mezinárodní konference o tepelné vodivosti / 18. mezinárodní sympozium o tepelné expanzi. Lancaster, PA: Publikace DEStech. p. 217. ISBN  978-1-60595-015-0. Citováno 1. prosince 2011.
  11. ^ Hnědý; Marco (1958). Úvod do přenosu tepla (3. vyd.). McGraw-Hill. a Eckert; Drake (1959). Přenos tepla a hmoty. McGraw-Hill. ISBN  978-0-89116-553-8. citováno v Holman, J.P. (2002). Přenos tepla (9. vydání). McGraw-Hill. ISBN  978-0-07-029639-8.
  12. ^ A b V. Casalegno; P. Vavassori; M. Valle; M. Ferraris; M. Salvo; G. Pintsuk (2010). "Měření tepelných vlastností spoje keramika / kov pomocí metody laserového blesku". Journal of Nuclear Materials. 407 (2): 83. Bibcode:2010JNuM..407 ... 83C. doi:10.1016 / j.jnucmat.2010.09.032.
  13. ^ A b C d Lide, David R., ed. (1992). CDC Handbook of Chemistry and Physics (71. vydání). Boston: Chemical Rubber Publishing Company. citováno v Baierlein, Ralph (1999). Tepelná fyzika. Cambridge, Velká Británie: Cambridge University Press. p.372. ISBN  978-0-521-59082-2. Citováno 1. prosince 2011.
  14. ^ A b C d E F G h i j k l Jim Wilson (srpen 2007). „Data materiálů“. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  15. ^ P. Hofer; E. Kaschnitz (2011). „Tepelná difuzivita hliníkové slitiny Al-10Si-Mn-Mg (Silafont 36) v pevném a kapalném stavu“. Vysoké teploty - vysoké tlaky. 40 (3–4): 311.
  16. ^ A. Lindemann; J. Blumm (2009). Měření termofyzikálních vlastností čistého molybdenu. 17 Plansee Seminář. 3.
  17. ^ E. Kaschnitz; M. Küblböck (2008). „Tepelná difuzivita hliníkové slitiny Al-5Mg-2Si-Mn (Magsimal-59) v pevném a kapalném stavu“. Vysoké teploty - vysoké tlaky. 37 (3): 221.
  18. ^ Lienhard, John H. Lienhard, John H. (2019). Učebnice přenosu tepla (5. vydání). Dover Pub. p. 715.
  19. ^ A b O. Koszor; A. Lindemann; F. Davin; C. Balázsi (2009). „Pozorování termofyzikálních a tribologických vlastností CNT vyztuženého CNT3 N4". Klíčové technické materiály. 409: 354. doi:10.4028 / www.scientific.net / KEM.409.354.
  20. ^ J. Blumm; A. Lindemann; B. Niedrig; R. Campbell (2007). "Měření vybraných termofyzikálních vlastností NPL certifikovaného referenčního materiálu z nerezové oceli 310". International Journal of Thermophysics. 28 (2): 674. Bibcode:2007IJT .... 28..674B. doi:10.1007 / s10765-007-0177-z.
  21. ^ J. Blumm; A. Lindemann; B. Niedrig (2003–2007). "Měření termofyzikálních vlastností standardu tepelné vodivosti NPL Inconel 600". Vysoké teploty - vysoké tlaky. 35/36 (6): 621. doi:10.1068 / htjr145.
  22. ^ A b C d J. Blumm; A. Lindemann (2003–2007). "Charakterizace termofyzikálních vlastností roztavených polymerů a kapalin pomocí techniky flash". Vysoké teploty - vysoké tlaky. 35/36 (6): 627. doi:10.1068 / htjr144.
  23. ^ J. Blumm; A. Lindemann; M. Meyer; C. Strasser (2011). "Charakterizace PTFE pomocí pokročilé techniky tepelné analýzy". International Journal of Thermophysics. 40 (3–4): 311. Bibcode:2010IJT .... 31.1919B. doi:10.1007 / s10765-008-0512-z.