Difusividad tèrmica

La difusividad tèrmica medix la velocitat a la que la temperatura canvia dins d'una substància. Dit d'una atra forma, és la taxa de canvi en que un material aumenta de temperatura, en ser posat en contacte en una font de calor.

La difusividad tèrmica, en els problemes de transferència de calor, és el valor obtingut en dividir la conductivitat tèrmica d'un cert material entre el producte del valor del seu densitat i la capacitat calorífica específica del mateix. En unitats del sistema internacional s'expressa com a m²/s, sent habitual amprar el cm²/s. És un índex que expressa la velocitat de canvi, i fluix de temperatures, en un material fins que alcança l'equilibri tèrmic. És per esta raó que un material A, en difusividad tèrmica major que un atre B, alcanç l'equilibri en menor temps. La difusividad tèrmica és igualment un paràmetro que indica la relació entre la conducció del material respecte a la calor que almagasena, interpretant-se sobre que tant domina el fenomen conductivo sobre el d'almagasenament.

Definició

La difusividad sol representar-se en la lletra $\alpha$ (en algunes ocasions també en la lletra mayúscula $D$) i és una propietat característica d'un material.

$\alpha =\frac{k}{\rho c_p}$

Símbol	Nom	Unitat
$\alpha$	Difusividad tèrmica	m2 / s
$k$	Conductivitat tèrmica	W / (m K)
$\rho$	Densitat	kg / m3
$c_p$	Calor específica a pressió constant	J / (kg K)

O dit d'una atra forma, la difusividad tèrmica és directament proporcional a la conductivitat tèrmica d'un material, i inversamente proporcional a la seua densitat i calor específica. El denominador (producte de la densitat per la capacitat calorífica) pot ser considerat com la capacitat calorífica volumètrica. Per regla general els metalés tenen un coeficient de difusió tèrmica molt major que els materials aïllants. D'igual forma els gasés posseïxen una difusió tèrmica casi nula per la seua baixa conductivitat, pese a la seua escassa densitat.

En certa forma és una mida de l'inèrcia tèrmica d'un material. En un material en alta difusividad tèrmica la calor es propaga en rapidea i els canvis de temperatura es produïxen en dinàmica elevada. És per esta raó per la que apareix en un dels térmens de l'equació de la calor.

Mida

Se sol averiguar el cocient de la difusividad tèrmica per mig de la tècnica de Flash Làser (LFA). Un dels métodos més clàssics consistia en calfar un fil i comprovar la taxa de canvi de temperatura, i per mig de l'equació de la calor comprovar el valor de $\alpha$. Este método apareix en la lliteratura com el método del fil calent. Variants del método amprant planches calentes, en lloc de fils, es va popularisar en els anys 80. El método més amprat actualment en l'indústria és la tècnica de Flash Làser (LFA), i consistix en la mida de canvi de temperatura en un material (generalment una mostra cilíndrica) en ser expost a un pols làser de gran intensitat.