soojusvool on soojuse aja jooksul levimise kiirus. Kuna see on soojusenergia määr aja jooksul, siis SI ühik soojusvool on džaul sekundisvõi vatti (W).
Kuumus voolab läbi materiaalsete objektide läbi juhtivus, kuumutatud osakeste abil, mis annavad energiat naaberosakestele. Teadlased uurisid soojusvoogu läbi materjalide juba enne, kui nad isegi ei teadnud, et materjalid koosnevad aatomitest, ja soojusvool on üks mõisteid, millest selles osas abi oli. Isegi täna, kuigi me mõistame soojusülekanne olla seotud üksikute aatomite liikumisega, enamikus olukordades on ebapraktiline ja ebaotstarbekas proovida olukorrale mõelda sel moel on objekti laiemaks töötlemiseks tagasi astumine kõige sobivam viis uurida või ennustada kuumus.
Soojusvoolu matemaatika
Kuna soojusvool tähistab voolu soojusenergia aja jooksul võite mõelda sellele, et see esindab väikest kogust soojusenergiat, dQ (Q on muutuja, mida tavaliselt kasutatakse soojusenergia tähistamiseks), mida edastatakse väikese aja jooksul, dt. Muutuja kasutamine H soojusvoolu tähistamiseks saadakse järgmine võrrand:
H = dQ / dt
Kui olete võtnud eelkalkulatsiooni või kalkulatsioon, võite aru saada, et selline muutuste kiirus on ehe näide sellest, millal peaksite limiidi võtma, kui aeg läheneb nullile. Eksperimentaalselt saate seda teha, mõõtes soojusvahetust väiksemate ja väiksemate intervallidega.
Soojusvoolu määramiseks tehtud katsed on tuvastanud järgmise matemaatilise seose:
H = dQ / dt = kA (TH - TC) / L
See võib tunduda hirmutav muutujate massiiv, nii et jagageme need lahti (mõnda neist on juba selgitatud):
- H: soojusvool
- dQ: väike aja jooksul kantav soojushulk dt
- dt: väike aeg, mille jooksul dQ viidi üle
- k: materjali soojusjuhtivus
- A: objekti ristlõikepindala
- TH - TC: temperatuuri erinevus materjali kõige soojema ja jahedama temperatuuri vahel
- L: pikkus, mille jooksul soojus kandub üle
Võrrandil on üks element, mida tuleks iseseisvalt arvestada:
(TH - TC) / L
See on temperatuuride erinevus pikkuseühiku kohta, mida nimetatakse temperatuurigradient.
Soojuskindlus
Inseneritöös kasutavad nad sageli soojapidavuse mõistet, R, kirjeldada, kui hästi soojusisolaator takistab soojuse ülekandumist materjalile. Materjali plaadi jaoks paksusega L, suhe antud materjaliga on R = L / k, mille tulemuseks on see suhe:
H = A(TH - TC) / R