O que é o fluxo de calor?

O fluxo de calor refere-se ao fluxo de energia térmica. Às vezes chamado de fluxo térmico, é a taxa de fluxo calculada de energia térmica através de uma superfície especificada, à medida que flui de um lugar para outro. Como outras formas de energia, o calor flui por condução e convecção na direção da queda potencial de energia - temperatura no caso da energia térmica.

Quando os cientistas medem o fluxo de calor, eles primeiro experimentam a temperatura em dois locais entre os quais a energia térmica é transferida. O calor, como todas as formas de energia, flui de alto a baixo potencial - de alta a baixa temperatura. Quanto mais rápido os átomos ou moléculas de um meio se movem e vibram, mais alta a temperatura desse meio e maior a pressão forçando o fluxo em direção a áreas com menos movimento e menos pressão. O fluxo de calor, em resposta às diferenças de temperatura ao longo do tempo, equilibra a temperatura e se aproxima de um estado no qual as temperaturas deixam de variar e o calor deixa de fluir - um estado conhecido como equilíbrio térmico.

Dado um volume suficientemente grande de fluido, como líquido ou gás, o fluxo de calor ocorre principalmente por convecção, pela difusão de átomos e moléculas. O calor flui de volumes onde as partículas estão se movendo rapidamente para volumes onde as partículas estão se movendo lentamente. As partículas de fluido se deslocam para regiões frias, onde há mais espaço entre as partículas que se movem mais lentamente. Como os átomos não podem se mover em sólidos, o calor é conduzido pelas vibrações de átomos ou moléculas em suas redes restritas, com distribuição de energia adicional devido ao movimento de elétrons livres. Como o movimento de elétrons livres também é uma característica da condução elétrica, bons condutores de eletricidade também são bons condutores de calor.

O fluxo de calor devido às diferenças de temperatura é chamado fluxo de calor sensível, em oposição ao fluxo de calor latente, que se refere ao fluxo de calor devido a mudanças de fase no meio. O fluxo crítico de calor é a quantidade de calor que pode ser bombeada através de uma determinada superfície em um determinado período de tempo, no qual as características de fluxo do meio mudam - uma mudança de estado, por exemplo. Quando um material se torna sólido, ele incorpora energia que restringe sua estrutura de treliça. No fluxo crítico de calor, quando uma certa quantidade de calor é bombeada para o material, ele atinge seu ponto de fusão ou temperatura de transição de gás, e essa energia de ligação é liberada como calor latente.