Corriente de calor

Una corriente de calor o corriente térmica es una tasa de intercambio cinético entre moléculas , en relación con el material en el que se produce la cinesis . Se define como la tasa neta de flujo de calor . La unidad del SI de la corriente de calor es el vatio , que es el flujo de calor a través de una superficie a razón de un julio por segundo.

Para la conducción , la corriente de calor se define por la ley de Fourier ^[1] como

${\displaystyle {\frac {\partial Q}{\partial t}}=-k\oint _{S}{{\overrightarrow {\nabla }}T\cdot \,{\overrightarrow {dS}}}}$

dónde

${\displaystyle {\big .}{\frac {\partial Q}{\partial t}}{\big .}}$es la cantidad de calor transferida por unidad de tiempo [W] y

${\displaystyle {\overrightarrow {dS}}}$es un elemento de superficie orientada [m ² ]

La ecuación diferencial anterior , cuando se integra para un material homogéneo de geometría 1-D entre dos puntos finales a temperatura constante, da como resultado una tasa de flujo de calor como:

${\displaystyle {\big .}{\frac {\Delta Q}{\Delta t}}=-kA{\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$

dónde

A es el área de la superficie transversal,

${\displaystyle \Delta T}$es la diferencia de temperatura entre los extremos,

${\displaystyle \Delta x}$es la distancia entre los extremos.

Para la radiación térmica , la corriente de calor se define como

${\displaystyle W=\sigma \cdot A\cdot T^{4}}$

donde la constante de proporcionalidad es la constante de Stefan-Boltzmann , es el área de la superficie radiante y es la temperatura. ${\displaystyle \sigma }$ ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle T}$

La corriente de calor también puede considerarse como la distribución total de fonones multiplicada por la energía de un fonón, multiplicada por la velocidad de grupo de los fonones . La distribución de fonones de un modo de fonón particular está dada por el factor de Bose-Einstein , que depende de la temperatura y la energía del fonón .

Véase también

• Conducción térmica
• Conductividad térmica

Referencias

1. B. Arfken, George; F. Griffing, David; C. Kelly, Donald; Priest, Joseph (1984). "Edición internacional de Física universitaria". sciencedirect.com .