o corrente de calor é a taxa na qual o calor é transferido ao longo do tempo. Por ser uma taxa de energia térmica ao longo do tempo, o Unidade SI de corrente de calor é joule por segundo, ou watt (W).
O calor flui através de objetos materiais através do condução, com partículas aquecidas transmitindo sua energia às partículas vizinhas. Os cientistas estudaram o fluxo de calor através dos materiais bem antes de saberem que os materiais eram constituídos por átomos, e a corrente de calor é um dos conceitos que foram úteis nesse sentido. Ainda hoje, apesar de entendermos transferência de calor estar relacionado ao movimento de átomos individuais, na maioria das situações é impraticável e inútil tentar pensar na situação dessa maneira, e voltar para tratar o objeto em uma escala maior é a maneira mais apropriada de estudar ou prever o movimento de calor.
Matemática da Corrente de Calor
Porque a corrente de calor representa o fluxo de energia termica com o tempo, você pode pensar nisso como representando uma pequena quantidade de energia térmica,
dQ (Q é a variável comumente usada para representar energia térmica), transmitida por um período mínimo de tempo, dt. Usando a variável H para representar a corrente de calor, isso fornece a equação:H = dQ / dt
Se você fez um pré-cálculo ou cálculo, você pode perceber que uma taxa de alteração como essa é um excelente exemplo de quando você deseja limitar um tempo à medida que o tempo se aproxima de zero. Experimentalmente, você pode fazer isso medindo a mudança de calor em intervalos cada vez menores.
Experimentos realizados para determinar a corrente de calor identificaram a seguinte relação matemática:
H = dQ / dt = kA (TH - TC) / eu
Isso pode parecer uma matriz intimidadora de variáveis, então vamos decompô-las (algumas das quais já foram explicadas):
- H: corrente de calor
- dQ: pequena quantidade de calor transferida ao longo de um tempo dt
- dt: pequena quantidade de tempo durante o qual dQ foi transferido
- k: condutividade térmica do material
- UMA: área da seção transversal do objeto
- TH - TC: a diferença de temperatura entre as temperaturas mais quentes e mais frias do material
- eu: o comprimento através do qual o calor está sendo transferido
Há um elemento da equação que deve ser considerado independentemente:
(TH - TC) / eu
Essa é a diferença de temperatura por unidade de comprimento, conhecida como Gradiente de temperatura.
Resistência térmica
Na engenharia, eles costumam usar o conceito de resistência térmica, R, para descrever até que ponto um isolador térmico impede a transferência de calor pelo material. Para uma laje de material de espessura eu, a relação para um determinado material é R = eu / k, resultando neste relacionamento:
H = UMA(TH - TC) / R