Як визначити тепловий потік

Як визначити тепловий потік
 

Тепловий потік — це кількість теплової енергії, що передається через ізотермічну поверхню за одиницю часу. Основною характеристикою цього поняття є щільність.


Інструкція

  1. Теплота є сумарною кінетичною енергією молекул тіла, перехід якої від одних молекул до інших або від одного тіла до іншого може здійснюватися за допомогою трьох типів передачі: теплопровідністю, конвекцією і тепловим випромінюванням.
        
  2. При теплопровідності теплова енергія переходить від більш нагрітих частин тіла до більш холодним. Інтенсивність її передачі залежить від градієнта температур, а саме від ставлення різниці температур, а також площі поперечного перерізу і коефіцієнта теплопровідності. В такому випадку формула для визначення теплового потоку q виглядає так:
    q =-kS (ΔT / Δx), де:
    k — коефіцієнт теплопровідності матеріалу;
    S — площа поперечного перерізу.
        
  3. Ця формула називається законом теплопровідності Фур’є, а знак мінус у формулі вказує напрям вектора теплового потоку, який протилежний градієнту температури. Згідно з цим законом, зниження теплового потоку можна домогтися, зменшивши один з його складових. Наприклад, можна скористатися матеріалом з іншим коефіцієнтом теплопровідності, меншим поперечним перерізом або різницею температур.
        
  4. Конвективний тепловий потік здійснюється в газоподібних і рідких речовинах. В цьому випадку говорять про передачу теплової енергії від нагрівача до середовища, яка залежить від сукупності факторів: розміру та форми нагріваючого елементу, швидкості руху молекул, щільності й в’язкості середовища та ін У цьому випадку застосовна формула Ньютона:
    q = hS (tе — Tср), де:
    h — коефіцієнт конвективного переносу, що відображає властивості нагрівається середовища;
    S — площа поверхні нагрівального елемента;
    Tе — температура нагрівального елемента;
    Tср — температура навколишнього середовища.
        
  5. Теплове випромінювання — метод передачі тепла, який є різновидом електромагнітного випромінювання. Величина теплового потоку при такій теплопередачі підкоряється закону Стефана-Больцмана:
    q = σS (Ті ^ 4 — Тср ^ 4), де:
    σ — стала Стефана-Больцмана;
    S — площа поверхні випромінювача;
    Tи — температура випромінювача;
    Тср — температура навколишнього середовища, що поглинає випромінювання.