Efecto de soret tambin llamado difusin trmica

Es cuando una solucin se mantiene durante cierto tiempo en un gradiente de temperatura, se desarrolla una diferencia de concentracin de un componente a lo largo del gradiente de temperatura

La difusividad trmica mide la velocidad a la que la temperatura cambia dentro de una sustancia. Dicho de otra forma, es la tasa de cambio con que un material aumenta de temperatura, al ser puesto en contacto con una fuente de calor.

La Difusividad trmica en los problemas de transferencia de calor, es valor obtenido de la conductividad trmica de un cierto material dividida entre el producto del valor de su densidad y la capacidad calorfica especfica del mismo. En unidades del sistema internacional se expresa como m/s, siendo habitual emplear el cm/s. Es un ndice que expresa la velocidad de cambio, y flujo de temperaturas, en un material hasta que alcanza el equilibrio trmico. Es por esta razn que un material A, con difusividad trmica mayor que otro B, alcance el equilibrio en menor tiempo. La difusividad trmica es igualmente un parmetro para averiguar la capacidad que tiene un material para difuminar la temperatura en su interior.

Definicin

La difusividad suele representarse como la letra (en algunas ocasiones tambin con la letra mayscula D) y es un ndice caracterstico de un material. La expresin matemtica que relaciona la conductividad trmica (expresada como ), el calor especfico (expresado como Cp y denominado igualmente como capacidad de calor), y su densidad ) es:

O dicho de otra forma, la difusividad trmica es directamente proporcional a la conductividad trmica de un material, e inversamente proporcional a su densidad y calor especfico. El denominador (producto de la densidad por la capacidad calorfica) puede ser considerado como la capacidad calorfica volumtrica. Por regla general los metales tienen un coeficiente de difusin trmica mucho mayor que los materiales aislantes. De igual forma los gases poseen una difusin trmica casi nula por su baja conductividad y escasa densidad.

En cierta forma es una medida de la inercia trmica de un material.1 En un material con alta difusividad trmica el calor se propaga con rapidez y los cambios de temperatura se producen con dinmica elevada. Es por esta razn por la que aparece en uno de los trminos de la ecuacin del calor.

Medida

Se suele averiguar el cociente de la difusividad trmica mediante la tcnica de Flash Laser (LFA).2 Uno de los mtodos ms clsicos consista en calentar un hilo y comprobar la tasa de cambio de temperatura, y mediante la ecuacin del calor comprobar el valor de \alpha. Este mtodo aparece en la literatura como el mtodo del hilo caliente.3 4 Variantes del mtodo empleando planchas calientes, en lugar de hilos, se populariz en los aos 80. El mtodo ms empleado actualmente en la industria es la tcnica de Flash Lser (LFA) ,2 y consiste en la medida de cambio de temperatura en un material (generalmente una muestra cilndrica) al ser expuesto a un pulso laser de gran intensidad.

Flujo de Knudsen (Knudsen fluye plural) (fsica) el flujo de un gas en el que el recorrido libre medio de sus molculas es mucho ms larga que la dimensin caracterstica del tubo etc. que est fluyendo a travs.

En la figura de arriba, una molcula del gas A a presin parcial pAl en la entrada de un capilar con dimetro d m se difunde a travs de ste. La presin total P es constante en todo el sistema. La trayectoria libre media I. es grande en comparacin con el dimetro d. Como resultado, la molcula choca con la pared, y estas colisiones revisten gran importancia. Este mecanismo se llama difusin de Knudsen.

La difusividad de Knudsen es independiente de la presin P y se calcula as

Donde Du es la difusividad en m2/s, F es el radio promedio de los poros en m y VA es la velocidad molecular promedio del componente A en m/s. Usando la teora cintica de los gases para evaluar VA, la ecuacin final de DKA es

La trayectoria libre media (tlm) de las molculas aumenta cuando se reduce la presin del gas, y a una presin suficientemente baja la (tlm) es tan grande que las molculas empiezan a rebotar de pared en pared del canal de flujo ms bien que colisionar una con otra. Cuando esto ocurre el carcter del flujo cambia. Por consiguiente, se presentan diferentes regmenes de flujo dependiendo del valor de la razn

Donde Kn se denomina nmero de Knudsen.