Wzór na strumień ciepła

Strumień ciepła (Q) jest zdefiniowany jako ilość ciepła przenoszonego przez jednostkę czasu. Wzór na strumień ciepła zależy od rodzaju przepływu ciepła (przewodzenie, konwekcja, promieniowanie) i może być wyrażony w różny sposób w zależności od kontekstu. Oto podstawowe wzory dotyczące strumienia ciepła w niektórych przypadkach:

Strumień ciepła w przypadku przewodzenia ciepła

Q = k * A * ΔT / d

gdzie:

• Q - strumień ciepła (w dżulach na sekundę, J/s lub watach, W)
• k - współczynnik przewodzenia ciepła (w jednostkach zależnych od materiału i innych zmiennych w równaniu)
• A - powierzchnia, przez którą zachodzi przewodzenie (w metrach kwadratowych, m²)
• ΔT - różnica temperatur pomiędzy dwoma punktami (w kelwinach, K)
• d - grubość przewodnika (w metrach, m)

Strumień ciepła w przypadku konwekcji ciepła

Q = h * A * ΔT

gdzie:

• Q - strumień ciepła (w dżulach na sekundę, J/s lub watach, W)
• h - współczynnik konwekcyjny (w jednostkach zależnych od konkretnego procesu, np. W/(m²·K))
• A - powierzchnia, przez którą zachodzi konwekcja (w metrach kwadratowych, m²)
• ΔT - różnica temperatur pomiędzy powierzchnią a otoczeniem (w kelwinach, K)

Strumień ciepła w przypadku promieniowania cieplnego

Q = ε * σ * A * (T₁⁴ - T₂⁴)

gdzie:

• Q - strumień ciepła (w dżulach na sekundę, J/s lub watach, W)
• ε - współczynnik emisyjności powierzchni (bezwymiarowy, z zakresu od 0 do 1)
• σ - stała Stefana-Boltzmanna (σ ≈ 5,67 × 10^-8 W/(m²·K⁴))
• A - powierzchnia promieniująca (w metrach kwadratowych, m²)
• T₁, T₂ - temperatura powierzchni i otoczenia (w kelwinach, K)

W powyższych wzorach, wartości współczynników (k, h, ε, σ) zależą od właściwości materiałów i warunków otoczenia. Wybór odpowiedniego wzoru zależy od rodzaju przepływu ciepła, który ma miejsce w danym przypadku.