Calculateur de diffusivité thermique

La diffusivité thermique mesure la vitesse à laquelle une perturbation de température se propage dans un matériau. Elle associe la capacité à conduire la chaleur à celle de stocker l'énergie thermique. Elle est définie par α = k/(ρcₚ), où α est la diffusivité thermique, k la conductivité thermique, ρ la masse volumique et cₚ la capacité thermique massique à pression constante. En unités SI, le résultat s'exprime en mètres carrés par seconde. Un matériau à forte diffusivité redistribue rapidement la chaleur par rapport à la quantité d'énergie qu'il stocke. Les métaux présentent souvent des valeurs élevées grâce à leur forte conductivité. Les matériaux à faible diffusivité réagissent plus lentement, soit parce qu'ils conduisent mal la chaleur, soit parce que leur capacité thermique volumique ρcₚ est élevée. La diffusivité n'est donc pas identique à la conductivité. Deux matériaux de conductivité similaire peuvent réagir à des vitesses différentes si leur masse volumique ou leur chaleur massique diffère. Cette propriété intervient dans l'équation de la chaleur en régime transitoire et détermine les temps caractéristiques de chauffage et de refroidissement. Une relation d'échelle utile indique que le temps est proportionnel au carré de la longueur divisé par la diffusivité. Elle explique pourquoi un objet épais met beaucoup plus de temps qu'un objet mince à atteindre une nouvelle température. Les ingénieurs utilisent la diffusivité pour les traitements thermiques, les enveloppes de bâtiments, l'agroalimentaire, les modèles géologiques, l'électronique et les essais thermiques. Les méthodes flash et les expériences à source plane transitoire mesurent souvent directement la diffusivité ; la conductivité peut ensuite être déduite si la masse volumique et la capacité thermique sont connues. Utilisez des propriétés évaluées à des températures compatibles et dans le même état du matériau. La conductivité et la capacité thermique peuvent varier avec la température ; la masse volumique peut dépendre de la porosité, de l'humidité, de la composition et du procédé de fabrication. Les matériaux anisotropes, comme le bois, les composites et les cristaux, peuvent présenter une conductivité, et donc une diffusivité, dépendant de la direction. L'équation scalaire représente une direction choisie ou un échantillon effectivement isotrope. Ce calculateur effectue uniquement le rapport des propriétés. Il ne prédit ni l'évolution complète de la température, ni les échanges aux limites, le rayonnement, les changements de phase ou la production interne de chaleur. La notation scientifique est utilisée car les diffusivités courantes sont faibles, souvent de l'ordre de 10⁻⁷ à 10⁻⁴ m²/s. Vérifiez que la conductivité est en W/(m·K), la masse volumique en kg/m³ et la capacité thermique massique en J/(kg·K). Confondre kilojoules et joules ou grammes et kilogrammes modifie le résultat par des facteurs de mille.