Lämmönkasvun

Lämmönkasvu tarkoittaa lämpöenergia- tai lämpötilan lisääntymistä järjestelmässä ajan mittaan. Käytännössä kyse on siitä, että järjestelmään tulee enemmän lämpöä kuin siltä poistuu, jolloin sisäinen energia kasvaa ja/tai lämpötila nousee. Yksinkertaisessa kappaleessa lämpömäärä Q liittyy massan m ja ominaislämpökapasiteetin c kautta muotoon Q = m c ΔT, jossa ΔT on lämpötilan muutos. Ominaislämpökapasiteetti voi kuitenkin vaihdella lämpötilan mukaan, ja faasimuutokset vaativat latenttilämpöä.

Lämmönkasvu voidaan ilmaista energiatasapainona. Keskusläpivirtaussektorin tilavuudessa voidaan kirjoittaa, että sisääntuleva lämpö Q_in vähentää ulos mennyttä lämpöä Q_out ja muuttaa järjestelmän sisäistä energiaa ΔU: Q_in − Q_out = ΔU. Tämä kuvaa, miten energia kertyy ja miten siitä seuraa lämpötilan nousu tai lämpötilakäyrän muutos.

Lämmönkasvun mekanismeja ovat konduktio, konvektio ja säteily, sekä mahdolliset faasimuutokset tai kemialliset reaktiot. Esimerkiksi auringon säteily lämmittää rakennuksen sisätiloja, suunnanmukainen ilmanvaihto vaikuttaa lämpötilaan, ja kemialliset reaktiot voivat tuottaa lämpöä. Säteilyyn perustuvia prosesseja sekä aineiden lämpökapasiteetin että lämmönsiirto-ominaisuuksien riippuvuudet on huomioitava mallinnuksessa.

Lämmönkasvulla on merkitystä monilla aloilla: ilmastotutkimuksessa maanpäällisen energiatasapainon muutokset heijastuvat ilmakehän lämpötilan nousuun; rakennus- ja elektroniikkateollisuudessa hallitaan lämpötilaa kestävällä suunnittelulla; kemianteollisuudessa hallittu lämmönkasvu ohjaa reaktiopalautetta ja turvallisuutta. Rajoituksena on, että ominaislämpökapasiteetit ja muut termiset ominaisuudet voivat muuttua lämpötilan mukaan, ja faasimuutokset sekä epäjatkuvuudet voivat monimutkaistaa laskelmat.