Hva er Heat Flux?

Varmefluks refererer til strømmen av varmeenergi. Noen ganger kalt termisk flux, er det den beregnede strømningshastigheten for varmeenergi over en spesifisert overflate når den flyter fra sted til sted. I likhet med andre energiformer strømmer varme ved ledning og konveksjon i retning av potensielt energifall - temperatur i tilfelle varmeenergi.

Når forskere måler strømmen av varme, prøver de først temperaturen på to steder mellom hvor varmeenergien overføres. Varme, som alle former for energi, strømmer fra høyt til lavt potensial - fra høy til lav temperatur. Jo raskere atomer eller molekyler i et medium beveger seg og vibrerer, jo høyere er temperaturen på dette mediet og jo større presset presser strømmen mot områder med mindre bevegelse og mindre trykk. Varmefluks, som svar på temperaturforskjeller over tid, balanserer temperaturen og nærmer seg en tilstand der temperaturene slutter å variere, og varmen slutter å strømme - en tilstand kjent som termisk likevekt.

Gitt et stort nok volum væske, for eksempel en væske eller gass, oppstår varmefluks mest av konveksjon, ved diffusjon av atomer og molekyler. Varme strømmer fra volum hvor partikler beveger seg raskt til volumer der partikler beveger seg sakte. Væskepartikler beveger seg ut i kalde områder hvor det er mer plass mellom saktere bevegelige partikler. Siden atomer ikke kan bevege seg i faste stoffer, ledes varme av vibrasjoner av atomer eller molekyler i deres begrensede gitter, med ytterligere energifordeling på grunn av bevegelse av frie elektroner. Siden bevegelse av frie elektroner også er et kjennetegn ved elektrisk ledning, er gode elektrisitetsledere også gode varmeledere.

Varmefluks på grunn av temperaturforskjeller kalles fornuftig varmefluks i motsetning til latent varmefluks, som refererer til strømmen av varme på grunn av faseendringer i mediet. Kritisk varmefluks er varmemengden som kan pumpes gjennom en gitt overflate i en gitt tidsperiode, der strømningsegenskapene til mediet endres - for eksempel en tilstandendring. Når et materiale blir solid, inneholder det energi som begrenser dets gitterstruktur. Ved kritisk varmefluks, når en viss mengde varme pumpes inn i materialet, når det smeltepunktet eller gassovergangstemperaturen, og denne bindingsenergien frigjøres som latent varme.