Hva er varmebalanse?

Varmebalanse oppnås når mengden varme som kommer inn i et system er lik mengden varme som forlater det. Den generelle temperaturen på et system i varmebalanse forblir stabil over tid. I noen tilfeller kan begrepet energibalanse brukes i stedet. Systemer innen biologi, geologi, produksjon og romfartsdesign må ofte holdes på stabile temperaturer for å fungere ordentlig.

Homeostase hos dyr inkluderer konseptet om å holde dyrets indre temperatur relativt stabil. I mange organismer, inkludert pattedyr og fugler, må varmen som finnes i organismen forbli konstant fordi selv små svingninger i varmen kan føre til at organismen dør. Dyr mister varmen gjennom huden og genererer varme gjennom stoffskiftet for å kompensere for stigende og fallende ytre temperaturer. Når mengden varme som utstråler av dyret og mengden varme som genereres eller absorberes av dyret, er relativt lik, er dette dyret i en tilstand av varmebalanse.

I geologi refererer begrepet varmebalanse til mengden varme som absorberes og frigjøres av en hel planet. En planet blir varmet opp av solen og i liten grad av frigjøring av magma fra planetens kjerne. Planeten stråler noe av den varmen tilbake til verdensrommet. Varmebalanse er et viktig konsept geologisk fordi hvis planeten ikke er i en tilstand av relativ likevekt med hensyn til varme, kan gjennomsnittstemperaturene stige eller falle, noe som skaper enten global oppvarming eller global avkjøling. Selv en liten endring i varmebalansen til en planet kan påvirke organismer som bebor planeten.

Varmebalanse er et viktig konsept innen prosjektering fordi mange maskiner bare kjører innenfor et bestemt temperaturområde. Enheter som kalles varmeavleder brukes til å hjelpe med å utstråle overskuddsvarme fra elektriske komponenter, slik at maskinene kan holde en stabil temperatur. På samme måte må romskip opprettholde relativt stabile temperaturer, men blir utsatt for mer varme når de beveger seg mot en varmekilde, for eksempel solen eller en planet. Å designe disse håndverkene med tilpasningsdyktige varmebalanseringssystemer gjør at de kan fortsette å fungere når de ferdes gjennom verdensrommet.

Når ingeniører designer fabrikker, må det tas hensyn til varmebalansen i fabrikkens drift. I mange tilfeller slippes det ut varme fra en fabrikk i form av røyk eller damp. Dette kan kaste bort energi som fabrikken kan resirkulere, noe som reduserer driftskostnadene. En fabrikk med god varmebalanse finner bruk for det meste av tilleggsvarmen som den skaper.