Lämpövoiman

Lämpövoima, usein kutsuttu myös lämpöteho, on energian siirtymisen nopeus lämpötilasta toiseen. Se mittaa, kuinka paljon lämpöenergiaa siirtyy aikayksikköä kohden. Yksikkö on watt (W). Lämpövoima kuvaa vain energian siirtovauhtia eikä suoraan järjestelmän kokonaisenergiaa tai havaitun lämpötilan määrää.

Lämpövoimaa syntyy kolmella päämekanismilla: johtumisella, konvektiolla ja säteilyllä. Johtumisessa lämpö siirtyy aineen sisällä tai aineesta toiseen johtuma-aineen kautta, esimerkiksi Q̇ = k A ΔT / L. Konvektiossa Q̇ = h A ΔT ja säteilyssä Q̇ = ε σ A (T1^4 − T2^4). Nämä kaavat ovat yksinkertaistuksia; todellinen lämpövoima riippuu aineiden, geometrioiden ja ympäristön ominaispiirteistä.

Teollisuudessa lämpövoima liittyy sekä tuotantoon että lämmitykseen. Lämpövoima voi toimia sekä tulon (lämpöenergiaa järjestelmään) että poiston (lämpöenergiaa järjestelmästä) muodossa. Koneiden tai prosessien tuottama työ saadaan usein lämpövoiman avulla, ja hyötysuhde kuvaa, kuinka suuri osa saamasta lämpövoimasta muutetaan työhä. Carnot-hyötysuhde asettaa teoreettisen ylärajan lämpötilojen välille.

Mittaaminen ja sovellukset: Lämpövoimaa mitataan dQ/dt-arvona, ja käytetään usein lämpövirran mittauksia sekä kalorimetreillä että lämpötilavaihteluihin perustuvilla menetelmillä. Sitä sovelletaan esimerkiksi lämmitysjärjestelmissä, teollisissa prosesseissa, kattiloissa sekä jäähdytys- ja ilmanvaihtojärjestelmissä.