Wat is warmteflux?
Warmteflux verwijst naar de stroom van warmte-energie. Soms thermische flux genoemd, het is de berekende stroomsnelheid van warmte-energie over een bepaald oppervlak terwijl deze van plaats naar plaats stroomt. Net als andere vormen van energie, stroomt warmte door geleiding en convectie in de richting van potentiële energiedaling - temperatuur in het geval van warmte-energie.
Wanneer wetenschappers de warmtestroom meten, bemonsteren ze eerst de temperatuur op twee locaties waartussen de warmte-energie wordt overgedragen. Warmte stroomt, net als alle vormen van energie, van hoog naar laag potentieel - van hoge naar lage temperatuur. Hoe sneller de atomen of moleculen van een medium bewegen en trillen, hoe hoger de temperatuur van dat medium en hoe groter de druk die stroming dwingt naar gebieden met minder beweging en minder druk. Warmteflux, in reactie op temperatuurverschillen in de tijd, brengt de temperatuur in evenwicht en benadert een toestand waarin de temperaturen niet meer variëren en warmte ophoudt te stromen - een toestand die bekend staat als thermisch evenwicht.
Gegeven een voldoende groot volume vloeistof, zoals een vloeistof of gas, treedt warmteflux meestal op door convectie, door de diffusie van atomen en moleculen. Warmte stroomt van volumes waar deeltjes snel bewegen naar volumes waar deeltjes langzaam bewegen. Vloeibare deeltjes verplaatsen zich naar koude gebieden waar meer ruimte is tussen langzamer bewegende deeltjes. Omdat atomen zich niet in vaste stoffen kunnen verplaatsen, wordt warmte geleid door de trillingen van atomen of moleculen in hun beperkte roosters, met een verdere energieverdeling door de beweging van vrije elektronen. Omdat de beweging van vrije elektronen ook een eigenschap van elektrische geleiding is, zijn goede geleiders van elektriciteit ook goede warmtegeleiders.
Warmteflux als gevolg van temperatuurverschillen wordt voelbare warmteflux genoemd in tegenstelling tot latente warmteflux, die verwijst naar de warmtestroom als gevolg van faseveranderingen in het medium. Kritische warmteflux is de hoeveelheid warmte die in een bepaalde tijd door een bepaald oppervlak kan worden gepompt, waarbij de stromingseigenschappen van het medium veranderen - bijvoorbeeld een statusverandering. Wanneer een materiaal vast wordt, neemt het energie op die zijn roosterstructuur beperkt. Bij kritische warmteflux, wanneer een bepaalde hoeveelheid warmte in het materiaal wordt gepompt, bereikt het zijn smeltpunt of gasovergangstemperatuur, en deze bindingsenergie komt vrij als latente warmte.