Współczynnik wyrównania temperatur

Współczynnik wyrównania temperatur, dyfuzyjność termiczna – współczynnik charakteryzujący materiał, przez który przepływa ciepło^[1].

${\displaystyle a={\frac {\lambda }{c_{p}\rho }},}$

gdzie:

• ${\displaystyle a}$ – współczynnik wyrównania temperatur (dyfuzyjność termiczna) [m² s⁻¹],
• ${\displaystyle \lambda }$ – współczynnik przewodnictwa cieplnego materiału [W m⁻¹ K⁻¹],
• ${\displaystyle c_{p}}$ – ciepło właściwe [J kg⁻¹ K⁻¹],
• ${\displaystyle \rho }$ – gęstość materiału [kg m⁻³],
• ${\displaystyle c_{p}\rho }$ – objętościowa pojemność cieplna materiału [J m⁻³ K⁻¹].

Współczynnik ten – występujący m.in. w równaniu Fouriera, opisującym przepływ ciepła przez materiał – uwzględnia właściwości rozpatrywanego materiału.

Równanie różniczkowe Fouriera:

${\displaystyle {\frac {\partial T}{\partial t}}=a\nabla ^{2}T,}$

gdzie:

• ${\displaystyle a}$ – współczynnik wyrównania temperatur (dyfuzyjność termiczna) [m² s⁻¹],
• ${\displaystyle T}$ – temperatura [K],
• ${\displaystyle t}$ – czas [s].

Przykładowe wartości współczynnika ${\displaystyle a{:}}$

• aluminium: ${\displaystyle a}$ = 0,392 m²/h
• beton: ${\displaystyle a}$ = 0,0034 m²/h
• żelazo: ${\displaystyle a}$ = 0,051 m²/h
• mur: ${\displaystyle a}$ = 0,0015 m²/h

Odwrotność współczynnika wyrównania temperatur 1/a jest miarą bezwładności cieplnej materiału.

Współczynnik a wskazuje szybkość z jaką przebiegają zmiany temperatury z jednej płaszczyzny do drugiej, czyli podatność materiału do wyrównania temperatury podczas nagrzewania lub ochładzania w określonych miejscach.

Przypisy