Vad är värmebalans?

Värmebalansen uppnås när mängden värme som kommer in i ett system är lika med mängden värme som lämnar det. Den totala temperaturen i ett system i värmebalansen förblir stabil över tiden. I vissa fall kan termen energibalans användas istället. System inom områdena biologi, geologi, tillverkning och rymdfarkoster måste ofta hållas vid stabila temperaturer för att fungera korrekt.

Homeostas hos djur inkluderar konceptet att hålla djurets inre temperatur relativt stabil. I många organismer, inklusive däggdjur och fåglar, måste mängden värme som finns i organismen förbli konstant eftersom till och med små svängningar i värme kan få organismen att dö. Djur tappar värme genom sin hud och genererar värme genom sin ämnesomsättning för att kompensera för stigande och fallande yttre temperaturer. När mängden värme som utstrålar från djuret och mängden värme som genereras eller absorberas av djuret är relativt lika, befinner sig djuret i ett tillstånd av värmebalans.

I geologi avser termen värmebalans mängden värme som absorberas och frigörs av en hel planet. En planet värms upp av solen och i liten utsträckning av frisläppandet av magma från planetens kärna. Planeten strålar ut en del av den värmen tillbaka till rymden. Värmebalans är ett viktigt begrepp geologiskt eftersom om planeten inte är i ett tillstånd av relativ jämvikt med avseende på värme, kan medeltemperaturerna stiga eller sjunka, vilket skapar antingen global uppvärmning eller global kylning. Till och med en liten förändring i värmebalansen på en planet kan påverka de organismer som bor på planeten.

Värmebalans är ett viktigt koncept inom teknik eftersom många maskiner bara kör inom ett visst temperaturområde. Enheter som kallas kylflänsar används för att hjälpa till att stråla överskottsvärme från elektriska komponenter så att maskinerna kan hålla en stabil temperatur. Likaså måste rymdskepp upprätthålla relativt stabila temperaturer men utsätts för mer värme när de rör sig mot en värmekälla, till exempel solen eller en planet. Att designa dessa hantverk med anpassningsbara värmebalanseringssystem gör att de kan fortsätta att fungera när de reser genom rymden.

När ingenjörer konstruerar fabriker måste värmebalansen i fabrikens verksamhet beaktas. I många fall avges värme från en fabrik i form av rök eller ånga. Detta kan slösa bort energi som fabriken skulle kunna återvinna, vilket bidrar till att sänka driftskostnaderna. En fabrik med god värmebalans använder sig av det mesta av den extra värme som den skapar.