熱流束とは

熱流束とは、熱エネルギーの流れを指します。 熱流束と呼ばれることもあり、特定の表面を流れる熱エネルギーの計算された流量です。 他の形式のエネルギーと同様に、熱はポテンシャルエネルギー降下の方向に伝導と対流によって流れます。熱エネルギーの場合は温度です。

科学者は熱の流れを測定するとき、最初に熱エネルギーが伝達される2つの場所で温度をサンプリングします。 熱は、あらゆる形態のエネルギーと同様に、高温から低温へと流れます。 媒体の原子または分子の動きと振動が速いほど、その媒体の温度が高くなり、動きが少なく圧力の小さい領域に向かう圧力が大きくなります。 熱流束は、時間の経過に伴う温度差に応じて、温度のバランスを取り、温度が変化しなくなり、熱が流れなくなる状態（熱平衡として知られる状態）に近づきます。

液体や気体などの流体が十分に大きい場合、熱流束は主に、原子や分子の拡散による対流によって発生します。 熱は、粒子が急速に動いているボリュームから、粒子がゆっくり動いているボリュームに流れます。 流体粒子は、動きの遅い粒子の間にスペースがある、寒冷地に移動します。 原子は固体内を移動できないため、熱は、拘束された格子内の原子または分子の振動によって伝導され、自由電子の移動によるさらなるエネルギー分布を伴います。 自由電子の動きは電気伝導の特性でもあるため、電気の良導体は熱の良導体でもあります。

温度差による熱流束は、媒体の相変化による熱の流れを指す潜熱流束とは対照的に、顕熱流束と呼ばれます。 臨界熱流束は、所定の時間内に特定の表面を介してポンプで送り出すことができる熱の量で、媒体の流れ特性が変化します。たとえば、状態の変化です。 材料が固体になると、格子構造を拘束するエネルギーが組み込まれます。 臨界熱流束では、一定量の熱が材料に送り込まれると、その融点またはガス転移温度に達し、この結合エネルギーは潜熱として放出されます。