šilumos srovė yra šilumos perdavimo greitis per tam tikrą laiką. Kadangi tai yra šilumos energijos norma laikui bėgant, SI vienetas šilumos srovė yra džaulį per sekundę, arba vatais (W).
Šiluma teka per materialius objektus per laidumas, kai šildomos dalelės perduoda savo energiją kaimyninėms dalelėms. Mokslininkai gerai ištyrė šilumos srautą per medžiagas dar prieš tai, kai net nežinojo, kad medžiagos yra sudarytos iš atomų, o šilumos srovė yra viena iš sąvokų, kuri šioje srityje buvo naudinga. Net ir šiandien, nors ir suprantame šilumos perdavimas būti susijęs su atskirų atomų judėjimu, daugeliu atvejų nepraktiška ir nenaudinga bandyti galvoti apie situaciją tokiu būdu ir žingsnis atgal, kad būtų galima apdoroti objektą didesniu mastu, yra tinkamiausias būdas tirti ar numatyti šiluma.
Šilumos srovės matematika
Kadangi šilumos srovė parodo srautą šilumos energija laikui bėgant galite galvoti apie tai kaip mažą šilumos energijos kiekį, dQ (Q yra kintamasis, paprastai naudojamas šilumos energijai žymėti), perduodamas per mažą laiką,
dt. Naudojant kintamąjį H Norėdami pavaizduoti šilumos srovę, gausite lygtį:H = dQ / dt
Jei paėmėte išankstinį skaičiavimą arba skaičiavimas, galite suprasti, kad toks pokyčių greitis yra puikus pavyzdys, kada norėtumėte peržengti ribą, artėjant nuliui. Eksperimentiškai tai galite padaryti išmatuodami šilumos pokyčius mažesniais ir mažesniais laiko tarpais.
Šilumos srovei nustatyti atlikti eksperimentai nustatė tokį matematinį ryšį:
H = dQ / dt = kA (TH - TC) / L
Tai gali atrodyti kaip bauginanti kintamųjų masyvas, todėl suskirstykime tuos (kai kurie iš jų jau buvo paaiškinti):
- H: šilumos srovė
- dQ: nedidelis šilumos kiekis, perduodamas per tam tikrą laiką dt
- dt: per mažai laiko dQ buvo perduotas
- k: medžiagos šilumos laidumas
- A: objekto skerspjūvio plotas
- TH - TC: temperatūros skirtumas tarp šilčiausios ir vėsiausios medžiagos temperatūros
- L: ilgis, per kurį perduodama šiluma
Yra vienas lygties elementas, į kurį reikėtų atsižvelgti nepriklausomai:
(TH - TC) / L
Tai yra ilgio vieneto temperatūros skirtumas, žinomas kaip temperatūros gradientas.
Šiluminis atsparumas
Inžinerijoje jie dažnai naudoja šiluminės varžos sąvoką, R, apibūdinti, kaip šilumos izoliatorius apsaugo šilumą nuo medžiagos perdavimo. Medžiagos storio plokštė L, santykiai su tam tikra medžiaga yra R = L / k, todėl šie santykiai:
H = A(TH - TC) / R