Jahutuskoefitsienti

Jahutuskoefitsienti on fysikaalinen suure, joka kuvaa kappaleen lämpötilan jäähdytysnopeuden suhdetta ympäristön lämpötilaan nähden. Se on keskeinen tekijä Newtonin lain mukaista jäähdytystä ja kertoo, kuinka nopeasti lämpö poistuu kappaleesta.

Matematiikassa sen voi esittää muotoon dT/dt = -k (T - T_env). Tässä T on kappaleen lämpötila, T_env on ympäristön lämpötila ja k on jahutuskoefitsientti. Kun kappale on vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa konvektiivisesti, k voidaan kirjoittaa k = h A/(m c), missä h on konvektiivinen lämpösiirtokerroin, A on pinta-ala, m massa ja c ominaislämpökapasiteetti. Tällöin k:n yksikkö on 1/s.

Määritys ja arviointi: Jahutuskoefitsientti voidaan määrittää kokeellisesti mittaamalla lämpötilan muutosta ajassa ja sovittamalla eksponentiaalista palautumaa. Vaihtoehtoisesti se voidaan arvioida teoreettisesti käyttämällä kappaleen geometriaa, ympäristön olosuhteita sekä konvektiivisia ja johtavuuteen liittyviä arvoja (esimerkiksi Nusseltin, Reynoldsin ja Prandtlin lukujen avulla).

Sovellukset: Jahutuskoefitsientti on tärkeä suunnittelussa, kun arvioidaan jäähdytysprosesseja teollisuudessa, elektroniikkalaitteiden sekä kuluttajatuotteiden jäähdytyksessä, elintarvikkeiden säilytyksen ja rakentamisen energiatehokkuuden kannalta.

Rajoitukset: Arvo voi vaihdella tilan mukaan ja olosuhteiden muuttuessa, kuten ilman liikettä, nesteen ominaisuuksissa tai kappaleen pinnan karheudessa, joten tarkka arviointi vaatii sekä kokeellista että teoreettista huomiointia.