Difusividade térmica

Na análise de transferência de calor, difusividade térmica é a condutividade térmica dividida por densidade e capacidade específica de calor a pressão constante.

Mede a taxa de transferência de calor de um material do lado quente para o lado frio. Ele tem a unidade derivada SI de m²/s. A difusividade térmica é geralmente denotada ${\displaystyle \alpha }$, mas ${\displaystyle a}$, ${\displaystyle \kappa }$,^[1] ${\displaystyle K}$,^[2] e ${\displaystyle D}$ também são usados. A fórmula é:

${\displaystyle \alpha ={k \over {\rho \,c_{p}}},}$^[3]

onde:

• ${\displaystyle k}$ é condutividade térmica (W/(m·K))
• ${\displaystyle \rho }$ é densidade (kg/m³)
• ${\displaystyle c_{p}}$ é capacidade de calor específica (J/(kg·K))

Juntos, ${\displaystyle (\rho \,c_{p})}$ podem ser considerados a capacidade de calor volumétrico (J/(m³·K)).

Como visto na equação do calor,^[4]

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

uma maneira de visualizar a difusividade térmica é como a razão entre tempo derivado de temperatura e sua curvatura, quantificando a taxa na qual a concavidade da temperatura é "suavizada fora". Em certo sentido, a difusividade térmica é a medida da inércia térmica.^[5] Em uma substância com alta difusividade térmica, o calor se move rapidamente através dela porque a substância conduz calor rapidamente em relação à sua capacidade volumétrica de calor ("thermal bulk").

Referências

1. Gladwell, Richard B. Hetnarski, M. Reza Eslami ; edited by G.M.L. (2009). Thermal Stresses - Advanced Theory and Applications Online-Ausg. ed. Dordrecht: Springer Netherlands. 170 páginas. ISBN 978-1-4020-9247-3 
2. Unsworth, J.; Duarte, F. J. (1979), «Heat diffusion in a solid sphere and Fourier Theory», Am. J. Phys., 47 (11): 891–893, Bibcode:1979AmJPh..47..981U, doi:10.1119/1.11601 
3. Lightfoot, R. Byron Bird, Warren E. Stewart, Edwin N. (1960). Transport Phenomena. [S.l.]: John Wiley and Sons, Inc. Eq. 8.1-7. ISBN 0-471-07392-X 
4. Carslaw, H. S.; Jaeger, J. C. (1959), Conduction of Heat in Solids, ISBN 978-0-19-853368-9 2nd ed. , Oxford University Press 
5. Venkanna, B.K. (2010). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. New Delhi: PHI Learning. p. 38. ISBN 978-81-203-4031-2. Consultado em 1 de dezembro de 2011