La differenza fondamentale tra conducibilità termica e coefficiente di trasferimento del calore è che la conduttività termica è correlata alla diffusione molecolare spaziale del calore in tutto il fluido, mentre il coefficiente di trasferimento del calore è una costante di proporzionalità tra il calore fornito e la forza motrice termodinamica di flusso di calore attraverso l'area dell'unità.
La conduttività termica è la capacità di un particolare materiale di condurre il calore attraverso se stesso. Il coefficiente di scambio termico, invece, è la costante di proporzionalità tra il flusso di calore e la forza motrice termodinamica del flusso di calore.
Cos'è la conducibilità termica?
La conduttività termica può essere descritta come la capacità di un particolare materiale di condurre il calore attraverso se stesso. Possiamo usare tre modi per denotare questo termine: k, λ o κ. In generale, un materiale costituito da un'elevata conduttività termica mostra un'elevata velocità di trasferimento del calore. Ad esempio, i metalli di solito hanno un'elevata conduttività termica e sono molto efficienti nella conduzione del calore. Al contrario, i materiali isolanti come il polistirolo hanno una bassa conduttività termica e mostrano una bassa velocità di trasferimento del calore. Pertanto, possiamo utilizzare materiali con un'elevata conduttività termica nelle applicazioni di dissipatori di calore e materiali con bassa conduttività termica nelle applicazioni di isolamento termico. Inoltre, "resistività termica" è il reciproco della conducibilità termica.
Matematicamente, possiamo esprimere la conducibilità termica come q=-k∇T, dove q è il flusso di calore, k è la conducibilità termica e ∇T è il gradiente di temperatura. La chiamiamo "legge di Fourier della conduzione del calore".
Possiamo definire la conduzione termica come il trasporto di energia dovuto al movimento molecolare casuale attraverso un gradiente di temperatura. Possiamo distinguere questo termine dal trasporto di energia attraverso la convezione e il lavoro molecolare perché non implica flussi microscopici o sollecitazioni interne che sono funzionali al lavoro.
Quando si considerano le unità di misura per la conducibilità termica, le unità SI sono "Watt per metro-Kelvin" o W/m. K. Tuttavia, in unità imperiali, possiamo misurare la conducibilità termica in BTU/(h.ft.°F). BTU è un'unità termica britannica, dove h è il tempo in ore, ft è la distanza in piedi e F è la temperatura in Fahrenheit. Inoltre, ci sono due modi principali per misurare la conducibilità termica di un materiale: il metodo stazionario e quello transitorio.
Che cos'è il coefficiente di trasferimento del calore?
Il coefficiente di scambio termico è la costante di proporzionalità tra il flusso di calore e la forza motrice termodinamica del flusso di calore. È anche noto come coefficiente del film o efficacia del film in termodinamica. Di solito, la velocità di trasferimento del calore complessiva per alcuni sistemi è espressa in termini di conduttanza complessiva o coefficiente di trasferimento del calore, che è indicato con U.
Il coefficiente di scambio termico è utile per calcolare il trasferimento di calore per convezione o transizione di fase tra un fluido e un solido. Quando si considerano le unità SI, il coefficiente di scambio termico ha le unità W/(m2K) (watt per metro quadrato Kelvin).
Inoltre, il coefficiente di scambio termico può essere descritto come il reciproco dell'isolamento termico. Possiamo usare il coefficiente di scambio termico per i materiali da costruzione e per l'isolamento degli indumenti.
Qual è la differenza tra conducibilità termica e coefficiente di trasferimento del calore?
Conducibilità termica e coefficiente di scambio termico sono termini importanti in chimica fisica. Il differenza fondamentale tra conducibilità termica e coefficiente di trasferimento di calore è quello la conduttività termica è correlata alla diffusione molecolare spaziale del calore in tutto il fluido, mentre il coefficiente di trasferimento di calore è una costante di proporzionalità tra il calore fornito e la forza motrice termodinamica del flusso di calore attraverso area dell'unità.
La tabella seguente riassume la differenza tra conducibilità termica e coefficiente di scambio termico.
Riepilogo – Conducibilità termica vs coefficiente di trasferimento del calore
La differenza fondamentale tra conducibilità termica e coefficiente di trasferimento del calore è che la conduttività termica è correlata alla diffusione molecolare spaziale del calore nel fluido, mentre il coefficiente di trasferimento del calore è una costante di proporzionalità tra il calore fornito e la forza motrice termodinamica di flusso di calore attraverso l'area dell'unità.
