Vad är värmeflöde?
Värmeflöde avser flödet av värmeenergi. Ibland kallas termiskt flöde, det är den beräknade flödeshastigheten för värmeenergi över en specificerad yta när den flyter från plats till plats. Liksom andra former av energi flödar värme genom ledning och konvektion i riktning för potentiellt energifall - temperatur för värmeenergi.
När forskare mäter värmeflödet, provar de först temperaturen på två platser mellan vilka värmeenergin överförs. Värme, som alla former av energi, flyter från hög till låg potential - från hög till låg temperatur. Ju snabbare atomer eller molekyler i ett medium rör sig och vibrerar, desto högre är temperaturen på det mediet och desto större trycket tvingar flödet mot områden med mindre rörelse och mindre tryck. Värmeflödet, som svar på temperaturskillnader över tid, balanserar ut temperaturen och närmar sig ett tillstånd där temperaturerna upphör att variera, och värmen upphör att flöda - ett tillstånd som kallas termisk jämvikt.
Med tanke på en tillräckligt stor mängd vätska, såsom en vätska eller gas, uppstår värmeflödet mestadels genom konvektion, genom diffusion av atomer och molekyler. Värme flyter från volymer där partiklar rör sig snabbt till volymer där partiklar rör sig långsamt. Vätskepartiklar rör sig ut i kalla områden där det finns mer utrymme mellan långsammare rörliga partiklar. Eftersom atomer inte kan röra sig i fasta ämnen, ledes värme av vibrationer av atomer eller molekyler i deras begränsade gitter, med ytterligare energifördelning på grund av rörelsen av fria elektroner. Eftersom rörelsen av fria elektroner också är ett kännetecken för elektrisk ledning, är goda ledare av elektricitet också goda värmeledare.
Värmeflöde på grund av temperaturskillnader kallas förnuftigt värmeflöde i motsats till latent värmeflöde, som avser värmeflödet på grund av fasförändringar i mediet. Kritiskt värmeflöde är mängden värme som kan pumpas genom en given yta under en viss tid, i vilken mediets flödesegenskaper förändras - till exempel en förändring i tillstånd. När ett material blir fast, innehåller det energi som begränsar dess gitterstruktur. Vid kritiskt värmeflöde, när en viss mängd värme pumpas in i materialet, når det sin smältpunkt eller gasövergångstemperatur, och denna bindningsenergi frisätts som latent värme.