Difusividade térmica

A difusividade térmica indica como o calor se difunde através de um material. Isto depende, por um lado, da condutividade ($k$) ou da velocidade de condução da energia térmica no interior do material e, por outro lado, do calor específico volumétrico ou da quantidade de energia térmica necessária para aumentar a temperatura de determinado volume do material.

Difusividade X condutividade

A difusividade é uma variável mais importante para o controle térmico das construções do que a condutividade ($k$), porque expressa quão rapidamente um corpo se ajusta por inteiro à temperatura de seu entorno. Materiais de baixa difusividade retardam a transferência de variações externas de temperatura para o interior das construções, por exemplo:

Obtém-se a difusividade dividindo a condutividade ($k$) pelo calor específico volumétrico .

Então:

• $\alpha = {k \over {\rho c_p}}$ , cuja unidade é m²/s

onde:

• $k$ : condutividade térmica (W/(m·K))
• $\rho$ : massa específica (kg/m³)
• $c_p$ : calor específico (J/(kg·K))

Um material com baixa difusividade tem $k$ pequeno (conduz muito mal) e $(\rho c_p)$ alto (é necessária muita energia térmica para aumentar a temperatura de determinado volume do material).

Exemplo:

Concreto celular:

• $k$ = 0,4 W/m°C; μ = 1000 kJ/m³°C = 1000.000 J/m³°C;
• $\alpha$ = 0,4/1000.000 = 0,0000004 m²/s = 4.10-7m2s

Cobre:

• $k$ = 390W/m°C; μ = 3382 kJ/m³°C = 3382.000 J/m³°C;
• $\alpha$ = 390 / 3382.000 = 0.00011532 m²/s = 1153.10-7m2/s

Considerando-se a mesma área e a mesma espessura, uma parede de cobre aquecida em uma das faces se aquecerá mais rapidamente na outra face do que uma parede de concreto celular.