Qu'est-ce qu'un flux de chaleur?

Le flux de chaleur fait référence au flux d'énergie thermique. Parfois appelé flux thermique, il s’agit du débit calculé d’énergie thermique sur une surface donnée lorsqu’il circule d’un lieu à l’autre. Comme d’autres formes d’énergie, la chaleur circule par conduction et convection dans le sens de chute de température potentielle - température dans le cas de l’énergie thermique.

Lorsque les scientifiques mesurent le flux de chaleur, ils prélèvent d'abord la température à deux endroits entre lesquels l'énergie thermique est transférée. La chaleur, comme toutes les formes d'énergie, circule d'un potentiel élevé à faible - d'une température élevée à basse. Plus les atomes ou les molécules d'un milieu se déplacent et vibrent rapidement, plus la température de ce milieu est élevée et plus la pression forçant l'écoulement vers les zones de moindre mouvement et de moindre pression est grande. Le flux de chaleur, en réponse aux différences de température dans le temps, équilibre la température et se rapproche d'un état dans lequel les températures cessent de varier et la chaleur cesse de s'écouler - un état appelé équilibre thermique.

Avec un volume de fluide suffisant, tel qu'un liquide ou un gaz, le flux de chaleur se produit principalement par convection, par diffusion d'atomes et de molécules. La chaleur circule des volumes où les particules se déplacent rapidement vers les volumes où elles se déplacent lentement. Les particules de fluide se déplacent dans des régions froides où il y a plus d'espace entre les particules à mouvement lent. Comme les atomes ne peuvent pas se déplacer dans les solides, la chaleur est entraînée par les vibrations des atomes ou des molécules dans leurs réseaux sous contrainte, avec une distribution d'énergie accrue due au mouvement des électrons libres. Le mouvement des électrons libres étant également une caractéristique de la conduction électrique, les bons conducteurs électriques sont également bons conducteurs de la chaleur.

Le flux de chaleur dû aux différences de température est appelé flux de chaleur sensible par opposition au flux de chaleur latent, qui fait référence au flux de chaleur dû aux changements de phase dans le milieu. Le flux de chaleur critique est la quantité de chaleur qui peut être pompée à travers une surface donnée en un laps de temps donné, au cours de laquelle les caractéristiques d'écoulement du fluide changent - un changement d'état, par exemple. Lorsqu'un matériau devient solide, il incorpore de l'énergie qui contraint sa structure en treillis. À un flux de chaleur critique, lorsqu'une certaine quantité de chaleur est pompée dans le matériau, celui-ci atteint son point de fusion ou sa température de transition des gaz et cette énergie de liaison est libérée sous forme de chaleur latente.