Przewodność cieplna | Dyfuzyjność cieplna | Oporność cieplna | Ciepło właściwe | Efuzyjność

Przewodność cieplna (λ) jest to wielkość fizyczna opisująca zdolność materiału do przewodzenia ciepła. Oznacza to, jak szybko ciepło przechodzi przez materiał w reakcji na różnicę temperatur. Im wyższa przewodność cieplna, tym materiał jest lepszym przewodnikiem ciepła.

Dyfuzyjność cieplna (D) to natomiast wielkość opisująca zdolność materiału do dyfuzji ciepła wewnątrz niego samego. Jest to istotne w przypadku materiałów, które nie są jednorodne, np. w przypadku mieszanin lub materiałów porowatych.

Związek między przewodnością cieplną a dyfuzyjnością cieplną jest zazwyczaj opisany przez równanie Fouriera:

gdzie:

  • to gęstość strumienia ciepła (moc cieplna na jednostkę powierzchni),
  • to przewodność cieplna materiału (W/(m·K)),
  • dT/dx to gradient temperatury w kierunku x (K/m).

Dyfuzyjność cieplna jest również związana z przewodnością cieplną poprzez równanie dyfuzyjności cieplnej:

gdzie:

  • to dyfuzyjność cieplna (m²/s),
  • to gęstość materiału (kg/m³),
  • to pojemność cieplna przy stałym ciśnieniu (J/(kg·K)).

Techniki pomiaru przewodności cieplnej

HFM – Heat Flow Meter (💲💲)

Materiały izolacyjne o niskiej przewodności cieplnej. Materiały budowlane

Mierzone parametry: przewodność cieplna, oporność cieplna

Zakres pomiaru przewodności cieplnej: od 0.001 do 0.5 W/m∙K (do 2.5 W/m∙K w wersji rozszerzonej)

Zakres temperatury pomiaru: min. od -40°C, maks. do 90°C (typowo 0°C-90°C)

Rozmiar próbki: 205 x 205 x 105 mm, 305 x 305 x 105 mm, 600 x 600 x 200 mm ( w zależności od modelu urządzenia)

THB – Transient Hot Bridge (💲)

Materiały o umiarkowanej przewodności cieplnej. Większość przypadków pomiarowych

Mierzone parametry: przewodność cieplna, dyfuzyjność cieplna, ciepło właściwe, efuzyjność

Zakres pomiaru przewodności cieplnej: 0.01-5 W/m∙K, 0.005-500 W/m∙K, 0.005-1800 W/m∙K

Zakres temperatury pomiaru: od -150°C do 700°C (zależy od zastosowanego czujnika i pieca)

Rozmiar próbki: 2 płytki o wymiarach min. 1.5 x 1.5 x 2 mm, ciecze, pasty, proszki (zależy od zastosowanego czujnika), typowo 2 płytki o wymiarach min. 20 x 40 x 5 mm

LFA – Laser Flash Analyzer (💲💲/💲💲💲)

Materiały o bardzo dużej przewodności cieplnej, np. metale, półprzewodniki, grafit. Materiały cienkowarstwowe. Bardzo wysokie temperatury pomiaru

Mierzone parametry: przewodność cieplna, dyfuzyjność cieplna, ciepło właściwe

Zakres pomiaru przewodności cieplnej: 0.1-4000 W/m∙K

Zakres temperatury pomiaru: min. od -125°C, maks. do 2800°C (w zależności od modelu urządzenia)

Rozmiar próbki: dysk (3, 6, 8, 10, 12.7, 25.4 mm), kwadrat (6×6, 10×10, 20×20 mm), proszki, pasty, grubość maks. 6 mm

LZT (LFA 1000 + LSR) (💲💲💲)

Pomiary materiałów termoelektrycznych

Mierzone parametry: przewodność cieplna, dyfuzyjność cieplna, współczynnik Seebeck’a, oporność elektryczna, przewodność elektryczna, współczynnik ZT (Figure of Merit)

Zakres pomiaru przewodności cieplnej: – W/m∙K

Zakres temperatury pomiaru: min. od -100°C, maks. do 1100°C (w zależności od modelu urządzenia)

Rozmiar próbki: walec: średnica do 6 mm, długość do 23 mm, prostopadłościan: bok podstawy 2-5 mm, długość do 23 mm, dysk: 10, 12.7, 25.4 mm