熱伝導率と拡散率の違い

熱伝導率と熱拡散率の大きな違いは、熱伝導率が熱を伝える材料の能力であるのに対し、熱拡散率は、材料の高温端から低温端への熱伝達率を示すことである...。

熱伝導率と拡散率の大きな違いは、熱伝導率が熱を伝える材料の能力であるのに対し、熱拡散率は材料の高温端から低温端への熱移動の速度を示すことである。

熱伝導率と熱拡散率とは、特定の物質の熱伝導を表す用語である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 熱伝導率とは 3. 熱拡散率とは 4. 横並び比較 - 熱伝導率と熱拡散率の表形式 5. まとめ

熱伝導率は何ですか？

熱伝導率とは、ある物質がそれ自身を通して熱を伝える能力を表す言葉である。一般に、熱伝導率の高い材料は、熱の移動速度が速いことを示す。例えば、金属は一般的に熱伝導率が高く、熱を効率よく伝えることができる。同様に、発泡ポリスチレンなどの断熱材も熱伝導率が低く、低い熱伝導率を示す。そのため、ヒートシンク用途には熱伝導率の高い材料を、断熱用途には熱伝導率の低い材料を使用することが可能である。さらに、「熱抵抗率」は熱伝導率の逆数である。

数学的には、熱伝導率をq=-k∇Tで表し、qは熱流、kは熱伝導率、∇Tは温度勾配を表します。これを「フーリエの熱伝導の法則」と呼んでいます。

熱伝導は、温度勾配を横切る分子のランダムな動きによるエネルギー移動と定義することができる。したがって、微視的な流れや内部応力を伴わないことから、対流によるエネルギー伝達や分子仕事と区別することができる。

熱伝導率の単位を考える場合、国際単位系では「ワット/メートル・ケルビン」、つまりW/m.Kとなりますが、帝国単位ではBTU/（h.ft.°F）、ここでBTUはイギリスの熱単位、hは時間（時）、ftは距離（フィート）、Fは温度(華氏)。また、材料の熱伝導率を測定する方法には、大きく分けて定常法と過渡法がある。

熱拡散率は何ですか？

熱拡散率は、物質の高温端から低温端への熱伝達率を示す指標である。したがって、物質の熱伝導率を密度および定圧での比熱容量で割ったものである。このパラメータの測定単位は m2/s で、国際単位系に由来する単位である。通常、この項はαで表すことができるが、他の記号も使用可能である。熱拡散率の数式は以下の通りである。

α = k/ρcp

ここで、kは熱伝導率、cpは比熱容量、ρsiは密度であるが、ρcpを総称して体積熱容量と呼ぶ。

多くの場合、熱拡散率はフラッシュ法によって測定される。これは、材料サンプルのスラットまたは円筒形の一端を短いエネルギーパルスで加熱し、短い距離の温度変化を分析する方法である。