¿Qué es la difusividad térmica?
La difusividad térmica (\(\alpha\)) indica con qué rapidez se propaga el calor por un material en relación con la cantidad de calor que es capaz de almacenar. Un valor alto significa que el calor avanza deprisa y el material alcanza el equilibrio térmico con rapidez; un valor bajo indica que la conducción es lenta. Se trata de una propiedad fundamental en el análisis de transferencia de calor en régimen transitorio, en fundición, en la refrigeración de la electrónica y en la física de la edificación. Su unidad en el SI es el metro cuadrado por segundo (m²/s).
Cómo usar esta calculadora
Introduce tres propiedades del material: la conductividad térmica k en W/m·K, la densidad ρ en kg/m³ y el calor específico cp en J/kg·K. La calculadora devuelve la difusividad térmica en m²/s y, para mayor comodidad, también en mm²/s (basta con multiplicar el valor en m²/s por 1.000.000).
La fórmula explicada
La ecuación que la define es:
$$\alpha = \frac{k}{\rho \times c_p}$$
Aquí k expresa la facilidad con la que un material conduce el calor, mientras que el producto \(\rho \cdot c_p\) es la capacidad calorífica volumétrica, es decir, la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de una unidad de volumen. Al dividir la capacidad de conducción entre la capacidad de almacenamiento de calor se obtiene la velocidad a la que se propaga una perturbación de temperatura.
Ejemplo resuelto
Para el aluminio puro: k = 237 W/m·K, ρ = 2700 kg/m³, cp = 900 J/kg·K.
$$\alpha = \frac{237}{2700 \times 900} = \frac{237}{2\,430\,000} \approx 0{,}00009753 \ \text{m}^2/\text{s}$$
o aproximadamente 97,53 mm²/s. Este valor tan elevado explica por qué el aluminio se calienta y se enfría con tanta rapidez.
Preguntas frecuentes
¿Qué unidades debo emplear? Utiliza unidades del SI coherentes (W/m·K, kg/m³, J/kg·K) para obtener \(\alpha\) en m²/s.
¿En qué se diferencia la difusividad de la conductividad? La conductividad (\(k\)) describe el flujo de calor en régimen estacionario; la difusividad (\(\alpha\)) describe la rapidez con la que se propagan los cambios de temperatura en condiciones transitorias.
¿Por qué convertir a mm²/s? Las tablas de materiales suelen indicar \(\alpha\) en mm²/s porque los valores en m²/s son muy pequeños; 1 m²/s = 1.000.000 mm²/s.
