Máy tính dẫn nhiệt là gì?
Công cụ này tính tốc độ truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt qua một vật liệu phẳng như bức tường, ô cửa kính hay tấm vật liệu cách nhiệt. Nó áp dụng định luật dẫn nhiệt Fourier cho dòng nhiệt một chiều ở trạng thái ổn định. Kết quả là tốc độ dòng nhiệt tính bằng watt (jun trên giây), cho biết năng lượng nhiệt truyền từ phía nóng sang phía lạnh nhanh đến mức nào.
Cách sử dụng
Bạn nhập bốn giá trị: độ dẫn nhiệt của vật liệu k (W/m·K), diện tích mặt cắt ngang A (m²), chênh lệch nhiệt độ ΔT giữa hai mặt vật liệu (tính bằng K hay °C đều cho cùng một giá trị chênh lệch) và độ dày L (m). Máy tính sẽ trả về tốc độ dẫn nhiệt cùng với điện trở nhiệt R của vật liệu.
Giải thích công thức
Định luật Fourier phát biểu rằng $$Q = \frac{\text{Conductivity }k \cdot \text{Area }A \cdot \Delta T}{\text{Thickness }L}$$ Dòng nhiệt tăng lên khi vật liệu dẫn nhiệt tốt hơn (k lớn hơn), diện tích lớn hơn và chênh lệch nhiệt độ cao hơn; ngược lại, vật liệu càng dày (L lớn) thì dòng nhiệt càng chậm. Điện trở nhiệt liên quan được tính bằng $$R = \frac{\text{Thickness }L}{\text{Conductivity }k \cdot \text{Area }A}$$ R càng cao nghĩa là khả năng cách nhiệt càng tốt.
Ví dụ minh họa
Một bức tường cách nhiệt rộng 10 m² với k = 0,04 W/m·K, độ dày 0,1 m và chênh lệch nhiệt độ 20 °C: $$Q = \frac{0{,}04 \times 10 \times 20}{0{,}1} = 80 \text{ W}$$ Điện trở nhiệt là $$R = \frac{0{,}1}{0{,}04 \times 10} = 0{,}25 \text{ K/W}$$
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng °C hay K cho ΔT? Dùng đơn vị nào cũng được — một chênh lệch nhiệt độ 1 °C bằng đúng 1 K, nên giá trị số là như nhau.
Độ dẫn nhiệt k là gì? Đây là một đặc tính của vật liệu: đồng ≈ 400, kính ≈ 1, gỗ ≈ 0,15, bông thủy tinh cách nhiệt ≈ 0,04 W/m·K.
Công cụ có tính đến đối lưu hay bức xạ không? Không. Nó chỉ mô phỏng dẫn nhiệt thuần túy qua một tấm vật liệu rắn ở trạng thái ổn định, không tính đến lớp màng không khí hay hiệu ứng bức xạ.
