A hődiffúziós tényező, közkeletű elnevezéssel: hőmérséklet-vezetési tényező (más elnevezés szerint hődiffuzivitás, az alábbi táblázatban pedig "hőfokvezetési tényezőként" van említve) anyagi állandó, amely a hőmérsékletnek térbeli és időbeli eloszlásának egyenlőtlenségéből származik, és a hőáram-sűrűség értékét befolyásolja. Ez a fizikai mennyiség a hővezetési tényezővel együtt alkalmas a hőáram, mint transzportjelenség leírására.
Értelmezése Kétfajta mennyiséget ismerünk azonos termodinamikai főhatás leírására. Mindkettőnél a hajtóerő (termodinamikai erő) a hőmérséklet-grádiens, és azonos az extenzív mennyiség is: a hőáram. Definíciós egyenleteikben ezért a hőáram-sűrűség szerepel (angolul: heat flux).
A hővezetésnél lineárisan értelmezzük a tér és az idő befolyását, a térnek arra a részére, ahol a hő áramlik (például egy hőátadó berendezés falára; merőlegesen).
Diffúziónál a Fick-törvények értelmében a tér és idő függvényében vizsgáljuk az anyagmennyiség-áramot, a Fourier-törvény értelmében ugyanilyen formában a hőáramot. Tekintettel arra, hogy a hőmérséklet intenzív mennyiség, ennek esetében áramlásáról értelmetlen beszélni. Ezért az angol hődiffuzivitás kifejezést magyarul célszerűbb hődiffúziós tényező néven nevezni (nem tévesztendő össze a termodiffúzióval; az ugyanis kereszteffektus).
A hőmérséklet-vezetési tényezőt (hődiffúziós tényezőt) az alábbi összefüggéssel definiáljuk:
ahol Jq a hőáram-sűrűség és a hőmérséklet-grádiens.
Számítása:
ahol a a hőmérséklet-vezetési tényező, m²/s λ a hővezetési tényező, W/(m·K) ρ a sűrűség, kg/m³ cp az állandó nyomáson vett fajlagos hőkapacitás, J/(kg·K)
A hővezetési tényező, mint anyagi jellemző stacioner (időben állandósult) viszonyok között jellemzi a hőáramlási viszonyokat. Az időben változó jelenségek leírására alkalmasabb a hőmérséklet-vezetési tényező.
bélyegkép|jobbra|200px| Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) francia matematikus és fizikus
A ciklikus hőmérsékletváltozások tér- és időbeli tovaterjedését – mint amilyen például a kültéri nappali és éjszakai hőmérsékletingadozás hatása a lakótérben – a hőmérséklet-vezetési tényezővel jellemezhetjük. A hőmérséklet tér- és időbeli eloszlása a Fourier-féle differenciálegyenlet
megoldása után számítható. A kifejezésben:
t az idő, s x a távolság, m a Laplace-operátor.
A differenciálegyenletből azt olvashatjuk ki, hogy a hőmérsékletnek egy adott helyen megfigyelt időbeli változása a hőmérsékletnek a hely szerinti második differenciálhányadosával arányos, és az arányossági tényező a hőmérséklet-vezetési tényező.
A fentiekből következik, hogy a hővezetés grafikus megjelenítése egyenes; a diffúzió viszont görbe; hasonlatos a Gauss-hibafüggvényhezDiffúziós folyamatok modellezése Anyagtudományi folyamatszimuláció (általában az idő függvényében szokás ábrázolni).
Anyagok hővezetési és hőmérséklet-vezetési tényezői
Fémek 20 °C Sűrűség Fajlagos hőkapacitás Hővezetési tényező Hőfokvezetési tényezőMértékegység Alumínium 2,70,88823798,8Ólom 11,340,1293523,9Bronz 8,80,3776218,7Króm 6,920,449129,9Cr-Ni-acél(X12CrNi18,8) 7,80,5153,8Vas 7,860,4528122,8Arany 19,260,129316127,2Öntöttvas 7,80,5442...5010...12Acél (<0,4%C) 7,850,46545...5512...15Réz 8,930,382399117Magnézium 1,741,0215687,9Mangán 7,420,473216Molibdén 10,20,25113853,9Nátrium 0,971,2213311,2Nikkel 8,850,4489123Platina 21,370,1337125Ezüst 10,50,235427173Titán 4,50,522229,4Volfrám 190,13417367,9Cink 7,10,38712144Ón, fehér7,290,2256740,8 Nemfémek 20 °C Sűrűség Fajlagos hőkapacitás Hővezetési tényező Hőfokvezetési tényezőMértékegység Plexi 1,181,440,1840,108Aszfalt 2,120,920,700,36Beton 2,10,881,00,54Jég (0 °C) 0,9172,042,251,203Homok (száraz)1,650,800,270,20Homok (nedves)1,751,000,25-20,33Agyag 1,450,881,281,00Ablaküveg 2,480,700,870,50Tükörüveg 2,700,800,760,35Kvarcüveg 2,210,731,400,87Üveggyapot 0,120,660,0460,58Gipsz 2,31,090,510,47Gránit 2,750,892,91,18Parafa 0,191,880,0410,115Márvány 2,60,802,81,35Vakolat 1,90,800,930,61Papír 0,71,200,120,14Polietilén 0,922,300,350,17Teflon 2,201,040,230,10PVC 1,380,960,150,11Porcelán (95 °C)2,401,081,030,40Kőszén 1,351,260,260,15Fa 0,4152,720,140,12Vakolat 1,690,800,790,58Tégla 1,6...1,80,840,38...0,520,28...0,34
Kapcsolódó szócikkek Hővezetés Transzportjelenség (lásd: effektus és kereszteffekrus közti különbség)
Jegyzetek
Irodalom M. A. Mihejev: A hőátadás gyakorlati számításának alapjai, Tankönyvkiadó, 1990. (Ford.: Dr. Horváth Csaba) (II. fejezet: Áramlásos hőcsere, konvekció)
Kategória:Hőtan Kategória:Fizikai kémia