Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit
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Hauptunterschied - Wärmeleitfähigkeit vs. Wärmeleitfähigkeit
Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit sind zwei Begriffe, die in der thermischen und statistischen Physik verwendet werden. Wärmeleitfähigkeit wird in der Physik häufig verwendet, während die thermische Diffusivität in der thermischen Physik selten verwendet wird. Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist ein Maß für die Fähigkeit dieses Materials, Wärme durchzuleiten. Die thermische Diffusivität eines Materials ist dagegen die thermische Trägheit dieses Materials. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit hängt eng mit der Wärmeleitfähigkeit zusammen. Die Beziehung zwischen den beiden Größen kann als Gleichung ausgedrückt werden.
Dieser Artikel behandelt,
1. Was ist Wärmeleitfähigkeit? - Definition, Maßeinheit, Formel, Eigenschaften von Wärmeleitern
2. Was ist thermische Diffusivität? - Definition, Maßeinheit, Formel, Eigenschaften
3. Was ist der Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit?
Was ist Wärmeleitfähigkeit?
In der Physik ist Wärmeleitfähigkeit die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten. Die Wärmeleitfähigkeit ist mit dem Symbol K bezeichnet. Die SI-Einheit zur Messung der Wärmeleitfähigkeit ist Watt pro Meter Kelvin (W / mK). Die Wärmeleitfähigkeit eines bestimmten Materials hängt oft von der Temperatur und sogar der Richtung der Wärmeübertragung ab. Gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik fließt Wärme immer von einem heißen Bereich zu einem kalten Bereich. Mit anderen Worten, eine Nettowärmeübertragung erfordert einen Temperaturgradienten. Je höher die Wärmeleitfähigkeit eines Materials, desto höher ist die Wärmeübertragungsrate über dieses Material.
Der Kehrwert der Wärmeleitfähigkeit eines gegebenen Materials ist als bekannt Wärmewiderstand dieses Materials. Das heißt, je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto niedriger der Wärmewiderstand. Wärmeleitfähigkeit (K) eines Materials kann ausgedrückt werden als;
K (T) = α (T)p (T) Cp(T)
Dabei ist α (T) - thermische Diffusivität, p (T) - Dichte, CpT-spezifische Wärmekapazität
Materialien wie Diamant, Kupfer, Aluminium und Silber weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und werden als gute Wärmeleiter angesehen. Aluminiumlegierungen werden vor allem in der Elektronik als Kühlkörper eingesetzt. Materialien wie Holz, Polyurethan, Aluminiumoxid und Polystyrol weisen dagegen eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Daher werden solche Materialien als Wärmeisolatoren verwendet.
Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials kann sich ändern, wenn sich die Phase des Materials von fest zu flüssig, von flüssig zu gasförmig oder umgekehrt ändert. Zum Beispiel ändert sich die Wärmeleitfähigkeit von Eis, wenn Eis zu Wasser schmilzt.
Gute elektrische Leiter sind normalerweise gute Wärmeleiter. Silber ist jedoch ein relativ schwacher Wärmeleiter, obwohl es ein guter elektrischer Leiter ist.
Elektronen tragen in erster Linie zur Wärmeleitfähigkeit von Metallen bei, während Gitterschwingungen oder Phononen hauptsächlich zur Wärmeleitfähigkeit von Nichtmetallen beitragen. In Metallen ist die Wärmeleitfähigkeit ungefähr proportional zum Produkt der elektrischen Leitfähigkeit und der absoluten Temperatur. Die elektrische Leitfähigkeit von reinen Metallen nimmt jedoch ab, wenn die Temperatur steigt, da der elektrische Widerstand von reinen Metallen mit zunehmender Temperatur zunimmt. Als Ergebnis bleibt das Produkt aus dem elektrischen Widerstand und der absoluten Temperatur sowie der Wärmeleitfähigkeit mit zunehmender oder abnehmender Temperatur in etwa konstant.
Diamond ist einer der besten Wärmeleiter für Raumtemperaturen mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 2.000 Watt pro Meter pro Kelvin.
Was ist thermische Diffusivität?
Die thermische Diffusivität eines Materials ist die thermische Trägheit dieses Materials. Darunter versteht man die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten, bezogen auf die pro Volumeneinheit gespeicherte Wärme.
Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials kann als Wärmeleitfähigkeit, geteilt durch das Produkt der spezifischen Wärmekapazität und Dichte, definiert werden. Es kann mathematisch ausgedrückt werden als;
α (T) = K (T) / (p(T) Cp(T))
α (T) = thermische Diffusivität
Das heißt, je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto höher die Wärmeleitfähigkeit. Daher leiten Materialien mit einem höheren thermischen Diffusionsvermögen Wärme schnell durch sie hindurch. Die thermische Diffusivität eines Gases ist sowohl temperatur- als auch druckempfindlich. Die SI-Einheit zur Messung der thermischen Diffusivität ist m2s-1.
Im Gegensatz zur Wärmeleitfähigkeit wird die thermische Diffusivität nicht häufig verwendet. Es ist jedoch eine wichtige physikalische Eigenschaft von Materialien, die hilft, die Fähigkeit eines Materials, Wärme relativ zu der pro Volumeneinheit gespeicherten Wärme zu leiten, zu verstehen.
Pyrolytischer Graphit hat eine thermische Diffusivität von 1,22 × 10−3 m2/ s
Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit
Definition:
Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist ein Maß für die Fähigkeit dieses Materials, Wärme durchzuleiten.
Wärmeleitzahl: Unter thermischer Diffusivität kann die Fähigkeit eines Materials verstanden werden, Wärme relativ zu der pro Volumeneinheit gespeicherten Wärme zu leiten.
Formel zur Berechnung
Wärmeleitfähigkeit (K) eines Materials kann ausgedrückt werden als;
K (T) = α (T) ρ (T) Cp (T)
Dabei ist α (T) - thermische Diffusivität, ρ (T) - Dichte, Cp (T) - spezifische Wärmekapazität
Wärmeleitzahl (α) eines Materials kann ausgedrückt werden als Wärmeleitfähigkeit als;
α (T) = K (T) / (ρ (T) Cp (T))
Bezeichnet durch:
Wärmeleitfähigkeit: K
Wärmeleitzahl: α
SI-Einheit:
Wärmeleitfähigkeit: W / mK
Wärmeleitzahl: m2.
Maße
Wärmeleitfähigkeit: M1L1T−3Θ−1
Wärmeleitzahl: L2.
Bildhöflichkeit:
"Rohdiamant" von unbekanntem USGS-Mitarbeiter - Originalquelle: USGS-Website "Minerals in Your World". Direkte Bildverbindung: [1] (Public Domain) über Commons Wikimedia
"Pyrolytischer Graphit" (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
