Der Hauptunterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Diffusivität besteht darin, dass sich die Wärmeleitfähigkeit auf die Fähigkeit eines Materials bezieht, Wärme zu leiten, während sich die Wärmeleitfähigkeit auf die Messung der Wärmeübertragungsrate eines Materials von seinem heißen Ende zu bezieht k altes Ende.
Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit sind zwei Begriffe, die die Wärmeübertragung durch ein bestimmtes Material beschreiben.
Was ist Wärmeleitfähigkeit?
Wärmeleitfähigkeit ist ein Begriff, der die Fähigkeit eines bestimmten Materials beschreibt, Wärme durch sich selbst zu leiten. Es gibt drei Möglichkeiten, diesen Term zu bezeichnen: k, λ oder κ. Typischerweise zeigt ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit eine hohe Wärmeübertragungsrate. Beispielsweise haben Metalle normalerweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit und leiten Wärme sehr effizient. In ähnlicher Weise haben Isoliermaterialien wie Styropor eine geringe Wärmeleitfähigkeit und zeigen eine geringe Wärmeübertragungsrate. Daher können wir Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit in Kühlkörperanwendungen verwenden, während wir Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit in Wärmeisolierungsanwendungen verwenden können. Außerdem ist der „thermische Widerstand“der Kehrwert der Wärmeleitfähigkeit.
Mathematisch können wir die Wärmeleitfähigkeit als q=-k∇T ausdrücken, wobei q der Wärmefluss, k die Wärmeleitfähigkeit und ∇T der Temperaturgradient ist. Wir nennen dies „das Fouriersche Gesetz der Wärmeleitung“.
Wir können Wärmeleitung als den Transport von Energie aufgrund zufälliger molekularer Bewegung über einen Temperaturgradienten definieren. Daher können wir diesen Begriff vom Energietransport durch Konvektion und Molekulararbeit unterscheiden, da es sich nicht um mikroskopische Strömungen oder innere Spannungen handelt, die Arbeit verrichten.
Bei den Maßeinheiten für die Wärmeleitfähigkeit sind die SI-Einheiten „Watt pro Meter-Kelvin“oder W/m. K. In imperialen Einheiten können wir jedoch die Wärmeleitfähigkeit in BTU/(h.ft.°F) messen, wobei BTU die britische Wärmeeinheit, h die Zeit in Stunden, ft die Entfernung in Fuß und F die Temperatur in Fahrenheit ist. Darüber hinaus gibt es zwei Hauptmethoden zur Messung der Wärmeleitfähigkeit eines Materials: stationäre und transiente Methoden.
Was ist Wärmeleitfähigkeit?
Wärmeleitfähigkeit ist das Maß für die Wärmeübertragungsrate eines Materials vom heißen Ende zum k alten Ende. Daher ist es die Wärmeleitfähigkeit eines Materials geteilt durch Dichte und spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck. Die Maßeinheit für diesen Parameter ist m2/s. Es ist eine abgeleitete SI-Einheit. Normalerweise können wir diesen Term als α bezeichnen. Aber es gibt auch andere Symbole. Der mathematische Ausdruck der Temperaturleitfähigkeit lautet wie folgt:
α=k/ρcp
Hierbei ist k die Wärmeleitfähigkeit, cp die spezifische Wärmekapazität und ρ si die Dichte. Jedoch wird ρcp zusammen als volumetrische Wärmekapazität bezeichnet.
Am häufigsten wird die Temperaturleitfähigkeit mit der Flash-Methode gemessen, bei der ein Streifen oder ein zylindrischer Teil einer Materialprobe mit einem kurzen Energieimpuls an einem Ende erhitzt und die Temperaturänderung in kurzer Entfernung analysiert wird.
Was ist der Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Diffusivität?
Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit sind zwei Begriffe, die die Wärmeübertragung durch ein bestimmtes Material beschreiben. Der Hauptunterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Diffusivität besteht darin, dass sich die Wärmeleitfähigkeit auf die Fähigkeit eines Materials bezieht, Wärme zu leiten, während sich die Wärmeleitfähigkeit auf die Messung der Wärmeübertragungsrate eines Materials von seinem heißen Ende zum k alten Ende bezieht.
Die folgende Infografik listet die Unterschiede zwischen Wärmeleitfähigkeit und Diffusionsvermögen für einen direkten Vergleich auf.
Zusammenfassung – Wärmeleitfähigkeit vs. Diffusivität
Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit sind zwei Begriffe, die die Wärmeübertragung durch ein bestimmtes Material beschreiben. Der Hauptunterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Diffusivität besteht darin, dass sich die Wärmeleitfähigkeit auf die Fähigkeit eines Materials bezieht, Wärme zu leiten, während sich die Wärmeleitfähigkeit auf die Messung der Wärmeübertragungsrate eines Materials von seinem heißen Ende zum k alten Ende bezieht.
