热扩散率a是一个物质导热性能的指标,它描述了物质在温度梯度作用下传递热量的能力。要求热扩散率a,可以通过实验或理论计算得到。在实验上,可以利用热传导实验装置,测量温度随时间的变化情况,然后利用热传导方程和实验数据计算得到热扩散率a。在理论计算上,可以根据物质的性质和结构参数,利用导热方程和相应的热传导模型来推导得到热扩散率a。综合考虑实验结果和理论计算,可以得到物质的热扩散率a,从而进一步了解物质的传热性能。
α=λ/ρc α称为热扩散率或热扩散系数(thermal diffusivity),单位m^2/s. 式中: λ:导热系数,单位W/m·K; ρ:密度,单位Kg/m^3 c:热容,单位J/Kg·K. 物理意义 以物体受热升温的情况为例来分析。在物体受热升温的非稳态导热过程中,进入物体的热量沿途不断地被吸收而使当地温度升高,在此过程持续到物体内部各点温度全部扯平为止。由热扩散率的定义α=λ/ρc 可知:
(1) 物体的导热系数λ越大,在相同的温度梯度下可以传导更多的热量。
(2) 分母ρc是单位体积的物体温度升高1℃所需的热量。ρc 越小,温度升高1℃所吸收的热量越小,可以剩下更多热量继续向物体内部传递,能使物体各点的温度更快地随界面温度的升高而升高。 热扩散率α是λ与1/ρc两个因子的结合。α越大,表示物体内部温度扯平的能力越大,因此而有热扩散率的名称。
这种物理上的意义还可以从另一个角度来加以说明,即从温度的角度看,α越大,材料中温度变化传播的越迅速。
可见α也是材料传播温度变化能力大小的指标,因而有导温系数之称。