Lämpötilajohtavuudella

Lämpötilajohtavuus, tunnettu myös nimellä lämmönsiirtokykymatto tai lämmön diffuusiivisuus, on fysikaalinen ominaisuus, joka kuvaa materiaalin kykyä johtaa lämpöä tilavuudessa. Se on olennainen käsite lämmönsiirron ymmärtämisessä, erityisesti tilanteissa, joissa lämpötila muuttuu ajan myötä. Lämpötilajohtavuus kertoo, kuinka nopeasti materiaalin lämpötila tasoittuu, kun siihen kohdistuu lämpötilaero.

Matemaattisesti lämpötilajohtavuus (merkitty usein symbolilla $\alpha$ tai $D_T$) määritellään suhteena materiaalin lämmönjohtavuuteen ($\lambda$ tai $k$), sen tiheyteen ($\rho$) ja ominaislämpökapasiteettiin ($c_p$). Kaavana tämä ilmaistaan: $\alpha = \frac{\lambda}{\rho c_p}$. Yksiköinä SI-järjestelmässä lämpötilajohtavuus on neliömetriä sekunnissa (m²/s).

Korkea lämpötilajohtavuus tarkoittaa, että materiaali reagoi nopeasti lämpötilan muutoksiin ja lämpö siirtyy sen läpi tehokkaasti. Metallit, kuten kupari ja alumiini, ovat tyypillisesti hyviä lämpötilajohtavia materiaaleja. Toisaalta matalan lämpötilajohtavuuden materiaalit, kuten vaahdot ja tietyt polymeerit, eristävät lämpöä hyvin, koska lämpötilan tasoittuminen tapahtuu hitaasti.

Lämpötilajohtavuutta käytetään monilla teknisillä aloilla, kuten rakennustekniikassa lämmöneristyksen suunnittelussa, elektroniikassa komponenttien jäähdytyksessä ja materiaalitieteessä materiaalien termisten ominaisuuksien analysoinnissa. Se on tärkeä parametri lämmönsiirtolaskelmissa ja simuloinneissa, joissa tarkastellaan lämpötilajakauman kehittymistä ajan funktiona.