Strumień ciepła to szybkość przepływu energii cieplnej przez powierzchnię. W zależności od dokładnej definicji strumienia ciepła, jego jednostka może być wyrażona jako W/m2 lub W.
Strumień ciepła pochodzi od różnic temperatury
Różnice temperatury w danym układzie wywołują strumień ciepła. Wywołany strumień ciepła zawsze przepływa od strony gorącej do zimnej. Strumienie ciepła są wszędzie. Niektóre przykłady to:
-
Zimne stopy od stania na zimnej podłodze: ponieważ podłoga ma niższą temperaturę niż stopy, ciepło przepływa od stóp do podłogi.
-
Stając blisko ognia czujemy gorąco: temperatura ognia jest znacznie wyższa niż otaczającego powietrza. Dlatego ciepło promieniuje z ognia do otoczenia.
-
Uczucie gorąca w saunie: ponieważ temperatura powietrza w saunie jest wyższa niż temperatura ciała, ciepło przepływa z powietrza do ciała.
Aby istniał strumień ciepła, potrzebna jest nie tylko różnica temperatur, ale także medium, przez które przepływa ciepło. Ciepło może przepływać przez materiały stałe (w tym przypadku nazywa się to przewodzeniem), przez gazy i ciecze (co nazywa się konwekcją) oraz przez fale elektromagnetyczne (co nazywa się promieniowaniem). Bardziej szczegółowe wyjaśnienie tych trzech rodzajów strumienia ciepła jest dostępne tutaj: wyjaśnienie trzech rodzajów wymiany ciepła.
Następujące równanie definiuje strumień ciepła w odniesieniu do różnicy temperatur i współczynnika przenikania ciepła.
HF = ∆T x HTC
where
HF = Heat Flux, in W/m2
∆T = Temperature difference, in K
HTC = Heat Transfer Coefficient, in W/(m2K)
Intuitively, this makes sense. If the floor is colder (i.e. larger temperature difference), the feet feel colder. If you use shoes with thick rubber soles instead of barefooted (i.e. lower heat transfer coefficient), then the feet feel warmer.