Công cụ này làm gì
Công cụ áp dụng định luật dẫn nhiệt Fourier để xác định nhiệt truyền nhanh đến mức nào qua một lớp vật rắn như tường, cửa kính, tấm cách nhiệt hay lớp bọc đường ống. Kết quả cho ra cả tổng tốc độ dòng nhiệt (đơn vị watt) lẫn mật độ dòng nhiệt (watt trên mỗi mét vuông). Đây là quy luật vật lý phổ quát, đúng ở mọi quốc gia.
Cách sử dụng
Hãy nhập độ dẫn nhiệt của vật liệu k (W/m·K), diện tích mặt cắt ngang A (m²) vuông góc với hướng truyền nhiệt, độ dày của lớp d (m), cùng nhiệt độ ở mặt nóng và mặt lạnh. Vì chỉ chênh lệch nhiệt độ mới quan trọng, bạn có thể nhập cả hai nhiệt độ theo °C hoặc cả hai theo K — kết quả vẫn như nhau.
Giải thích công thức
Quá trình dẫn nhiệt ở trạng thái ổn định tuân theo công thức $$Q/t = \frac{\text{k} \cdot \text{A} \cdot \Delta\text{T}}{\text{d}}$$ trong đó \(\Delta\text{T} = \text{T}_{\text{nóng}} - \text{T}_{\text{lạnh}}\). Độ dẫn nhiệt càng cao, diện tích càng lớn hay chênh lệch nhiệt độ càng nhiều thì dòng nhiệt càng mạnh; ngược lại, lớp vật liệu càng dày thì dòng nhiệt càng giảm. Mật độ dòng nhiệt \(q = \frac{\text{k} \cdot \Delta\text{T}}{\text{d}}\) đơn giản là dòng nhiệt tính trên một đơn vị diện tích.
Ví dụ minh họa
Xét một tấm cách nhiệt rộng 10 m², dày 0,1 m, với \(k = 0{,}04\) W/m·K, mặt nóng ở 20 °C và mặt lạnh ở 0 °C. Khi đó \(\Delta\text{T} = 20\). Dòng nhiệt $$= \frac{0{,}04 \times 10 \times 20}{0{,}1} = \textbf{80 W}$$ và mật độ dòng nhiệt $$= \frac{0{,}04 \times 20}{0{,}1} = \textbf{8 W/m}^2$$
Câu hỏi thường gặp
Dùng °C hay K có khác nhau không? Không. Định luật dựa trên chênh lệch nhiệt độ, mà thay đổi 1 °C đúng bằng thay đổi 1 K, nên kết quả giống hệt nhau.
Độ dẫn nhiệt k là gì? Đó là một đặc tính của vật liệu, thể hiện khả năng dẫn nhiệt dễ hay khó. Đồng ≈ 400 W/m·K, thủy tinh ≈ 1, bông thủy tinh cách nhiệt ≈ 0,04.
Công cụ này chỉ đúng cho trạng thái ổn định? Đúng vậy — mô hình này mô tả quá trình dẫn nhiệt ở trạng thái ổn định, với các đặc tính không đổi và không có nguồn sinh nhiệt bên trong.
