warmtediffusiviteitscoëfficiënt

De warmtediffusiviteitscoëfficiënt, meestal aangeduid met α, beschrijft hoe snel warmte zich door een materiaal verspreidt wanneer er een verschil in temperatuur bestaat. In de warmtevergelijking komt α voort uit de verhouding tussen warmtegeleiding en de warmteopslag van het materiaal.

De waarde van α wordt gedefinieerd als α = κ / (ρ c_p), waarbij κ de thermische geleidbaarheid is, ρ de dichtheid en c_p de soortelijke warmte bij constante druk. De eenheid is dus vierkante meter per seconde (m^2/s). Een grotere α betekent dat temperatuurverschillen sneller worden gladgestreken en warmte sneller diffundeert door het materiaal.

α kan afhankelijk zijn van temperatuur, samenstelling en microstructuur en kan in anisotrope materialen variëren met richting. In veel technische toepassingen wordt aangenomen dat α constant is over het bestudeerde temperatuurbereik, maar in praktijk kan het met temperatuur en fasetoestanden wijzigen.

Metingen van α worden gedaan met technieken zoals laserflasanalyse (laser flash analysis) en transiente hot-wire methoden. Deze methoden meten hoe snel een materiaal op een kortstondige warmteprikkel reageert en halen daaruit κ, ρ en c_p af om α te berekenen.

Toepassingen van de warmtediffusiviteitscoëfficiënt zijn onder meer het ontwerpen van warmtebeheersing in elektronica, bouwmaterialen, isolatie, keramiek en polymeren, en in computational heat transfer voor het voorspellen van temperatuurvelden.

Zie ook: Fourierwet, warmtegeleiding, thermische geleidbaarheid, thermische massa.