熱擴散率計算器

熱擴散率衡量溫度擾動在材料中傳播的速度，同時反映材料的傳熱能力與儲存熱能的能力。定義式為 α = k/(ρcₚ)，其中 α 為熱擴散率，k 為熱傳導係數，ρ 為質量密度，cₚ 為定壓比熱容。在國際單位制中，結果單位是平方公尺每秒。 熱擴散率高的材料，相對於所儲存的能量，能夠快速重新分配熱量。金屬通常因熱傳導係數較大而具有較高數值。熱擴散率低的材料響應較慢，可能是傳熱能力較弱，或是體積熱容 ρcₚ 較高。因此，熱擴散率並不等同於熱傳導係數。兩種材料即使熱傳導係數相近，密度或比熱容不同，響應速度也可能不同。 此性質出現在暫態熱傳導方程式中，決定加熱與冷卻的特徵時間。一個實用的尺度關係是：時間與長度平方除以熱擴散率成正比。這有助於說明為何厚物體達到新溫度所需的時間遠長於薄物體。工程師將熱擴散率用於熱處理分析、建築外殼研究、食品加工、地質模型、電子技術及熱性能測試。閃光法與暫態平面熱源實驗經常直接量測熱擴散率，之後可在已知密度與熱容時推算熱傳導係數。 請使用相容溫度條件下、相同材料狀態的物性資料。熱傳導係數與熱容可能隨溫度改變；密度可能受孔隙率、含水率、成分及製造方法影響。木材、複合材料及晶體等異向性材料的熱傳導係數可能隨方向變化，因此熱擴散率也具有方向性。此純量方程式代表一個選定方向，或可視為等向性的試樣。 本計算器僅計算物性比值，不預測完整的溫度歷程、邊界熱傳、輻射、相變或內部發熱。由於常見熱擴散率很小，通常約為 10⁻⁷ 至 10⁻⁴ m²/s，因此使用科學記號。請確認熱傳導係數單位為 W/(m·K)、密度為 kg/m³、比熱容為 J/(kg·K)。將千焦耳與焦耳或公克與公斤混用，會使結果相差一千倍。