Värmeflödeshastighet

Värmeflödet är mängden värme som överförs per tidsenhet i något material, vanligtvis mätt i watt (joule per sekund ) . Värme är flödet av termisk energi som drivs av termisk ojämvikt, så att "värmeflöde" är en redundans (dvs. en pleonasm , och samma sak för "arbetsflöde"). Värme får inte förväxlas med lagrad värmeenergi, och att flytta ett hett föremål från en plats till en annan får inte kallas värmeöverföring. Men trots alla dessa påpekanden är det vanligt i vanligt språkbruk att säga 'värmeflöde', att tala om 'värmeinnehåll' osv.

Ekvationen för värmeflöde ges av Fouriers lag om värmeledning.

Värmeflödeshastighet = - (värmeöverföringskoefficient) * (kroppens yta) * (variation av temperaturen) / (materialets längd)

Formeln för värmeflödeshastigheten är:

{\frac {Q}{\Delta t}}=-kA{\frac {\Delta T}{\Delta x}}

var

$Q$ är nettovärme(energi)överföringen,
$\Delta t$ är tiden det tar,
$\Delta T$ är skillnaden i temperatur mellan den kalla och varma sidan,
$\Delta x$ är tjockleken på materialet som leder värme (avståndet mellan varma och kalla sidor),
$k$ är den termiska konduktiviteten , och
$A$ är ytarean på ytan som avger värme.

Om ett materialstycke vars tvärsnittsarea är $A$ och tjockleken är $\Delta x$ med en temperaturskillnad $\Delta T$ mellan dess ytor observeras, flödar värme mellan de två ytorna i en riktning vinkelrät mot ytorna. Tidshastigheten för värmeflöde , ${\displaystyle {\frac {Q}{\Delta t}}} ,$ för liten $Q$ och liten $\Delta t$ , är proportionell mot $A\times {\frac {\Delta T}{\Delta x}}$ . I gränsen för oändlig tjocklek $\Delta x$ , med temperaturskillnad ${\displaystyle \Delta T} ,$ blir detta $H=-kA( {\frac {\Delta T}{\Delta x}})$ , där $H=({\frac {Q}{\Delta t}})$ är tidshastigheten för värmeflöde genom området $A$ , ${\frac {\Delta T}{\Delta x}}$ är temperaturgradienten över materialet, och $k$ , proportionalitetskonstanten, är materialets värmeledningsförmåga . Människor använder ofta $k$ , $\lambda$ eller den grekiska bokstaven $\kappa$ för att representera denna konstant. Minustecknet finns där eftersom värmeflödet alltid är negativt - värme strömmar från sidan vid högre temperatur till den med lägre temperatur, inte tvärtom.

Se även