Calculadora de difusividad térmica

La difusividad térmica mide la rapidez con la que una perturbación de temperatura se propaga por un material. Combina la capacidad de conducir calor con la de almacenar energía térmica. Su ecuación es α = k/(ρcₚ), donde α es la difusividad térmica, k la conductividad térmica, ρ la densidad másica y cₚ la capacidad calorífica específica a presión constante. En unidades SI, el resultado se expresa en metros cuadrados por segundo. Un material con alta difusividad redistribuye el calor rápidamente en relación con la energía que almacena. Los metales suelen presentar valores altos porque su conductividad es elevada. Los materiales con baja difusividad responden más despacio, ya sea por su escasa conductividad o porque su capacidad calorífica volumétrica ρcₚ es alta. Por tanto, difusividad y conductividad no son lo mismo. Dos materiales pueden tener una conductividad similar y responder a ritmos distintos si difieren en densidad o calor específico. Esta propiedad aparece en la ecuación transitoria del calor y determina los tiempos característicos de calentamiento y enfriamiento. Una relación de escala útil establece que el tiempo es proporcional al cuadrado de la longitud dividido por la difusividad. Esto explica por qué un objeto grueso tarda mucho más que uno delgado en acercarse a una nueva temperatura. Se utiliza en análisis de tratamientos térmicos, estudios de envolventes de edificios, procesamiento de alimentos, modelos geológicos, electrónica y ensayos térmicos. Los métodos de destello y los experimentos de fuente plana transitoria suelen medir directamente la difusividad; después puede deducirse la conductividad si se conocen la densidad y la capacidad calorífica. Utiliza propiedades evaluadas a temperaturas compatibles y para el mismo estado del material. La conductividad y la capacidad calorífica pueden variar con la temperatura; la densidad puede cambiar con la porosidad, la humedad, la composición y el método de fabricación. Los materiales anisótropos, como la madera, los compuestos y los cristales, pueden tener conductividad y, por tanto, difusividad dependientes de la dirección. La ecuación escalar representa una dirección elegida o una muestra efectivamente isótropa. Esta calculadora solo obtiene el cociente entre propiedades. No predice una evolución completa de la temperatura, transferencia de calor en los límites, radiación, cambios de fase ni generación interna de calor. Se usa notación científica porque las difusividades habituales son pequeñas, a menudo entre 10⁻⁷ y 10⁻⁴ m²/s. Comprueba que la conductividad esté en W/(m·K), la densidad en kg/m³ y la capacidad calorífica en J/(kg·K). Mezclar kilojulios con julios o gramos con kilogramos altera el resultado por factores de mil.