熱バランスとは

熱のバランスは、システムに入る熱量がシステムから出る熱量に等しいときに達成されます。 熱平衡状態のシステム全体の温度は、時間の経過とともに安定しています。 場合によっては、代わりにエネルギーバランスという用語が使用されることがあります。 生物学、地質学、製造、および宇宙船の設計の分野のシステムは、適切に機能するために、しばしば安定した温度に保たれなければなりません。

動物の恒常性には、動物の内部温度を比較的安定に保つという概念が含まれます。 ほ乳類や鳥を含む多くの生物では、熱のわずかな変動でも生物が死ぬ可能性があるため、生物内に存在する熱量は一定でなければなりません。 動物は皮膚を通して熱を失い、代謝によって熱を発生して、外気温の上昇と下降を補います。 動物から放散される熱の量と、動物によって生成または吸収される熱の量が比較的等しい場合、その動物は熱平衡状態にあります。

地質学では、熱収支という用語は、惑星全体が吸収および放出する熱の量を指します。 惑星は太陽によって加熱されますが、惑星のコアからマグマが放出されることもあります。 惑星はその熱の一部を宇宙に放射します。 地球が熱に関して相対的な平衡状態にない場合、平均気温が上昇または低下し、地球温暖化または地球温暖化のいずれかを引き起こすため、熱収支は地質学的に重要な概念です。 惑星の熱バランスのわずかな変化でさえ、惑星に生息する生物に影響を与える可能性があります。

多くのマシンは特定の温度範囲内でのみ動作するため、熱バランスはエンジニアリングの重要な概念です。 ヒートシンクと呼ばれるデバイスを使用して、電気コンポーネントから余剰熱を放射し、マシンが安定した温度を維持できるようにします。 同様に、宇宙船は比較的安定した温度を維持する必要がありますが、太陽や惑星などの熱源に向かって移動するにつれて、より多くの熱にさらされます。 適応可能な熱平衡システムを備えたこれらの航空機を設計することにより、宇宙を移動する際に機能し続けることができます。

エンジニアが工場を設計するとき、工場の操業の熱バランスを考慮する必要があります。 多くの場合、熱は工場から煙または蒸気の形で放出されます。 これにより、工場がリサイクルできるエネルギーが無駄になり、運用コストを削減できます。 熱バランスの良い工場は、それが生み出す追加の熱の大部分の用途を見つけます。