Temperatuurgradiënt

Temperatuurgradiënt is de maat voor hoe snel de temperatuur afneemt of toeneemt met afstand in een gebied of materiaal. Het is een vectorkarakter van de temperatuurtoename en wordt wiskundig uitgedrukt als ∇T, het gradient van T. In één dimensie is ∇T gelijk aan dT/dx. Eenheden: K/m of °C/m.

Toepassingen en meting: De temperatuurgradiënt is cruciaal voor warmtegeleiding en convectie, en speelt een belangrijke rol in meteorologie en oceanografie bij de verticale structuur van de atmosfeer en de oceaan. In geowetenschappen geeft zij de verandering van temperatuur met diepte weer (geothermische gradient). Metingen gebeuren met thermokoppels, RTD's, infraroodbeelden en distributed temperature sensing.

Fysische betekenis: volgens Fourier's wet vloeit warmte onder invloed van de gradient: q = -k ∇T. Een grotere gradient betekent een sterkere warmteflux. Temperatuurgradiënten beïnvloeden dichtheidsverschillen en buoïnciteit, wat convectie aandrijft in vloeistoffen en gassen. In modellen spelen ze een rol bij stabiliteit en bij het Rayleigh-getal.

Voorbeelden: in de atmosfeer ligt de verticale temperatuurgradiënt doorgaans tussen 6 en 10 K/km; in de aardkorst varieert hij van tientallen tot honderden K per kilometer afhankelijk van het gebied; in waterlichamen is de gradient meestal kleiner maar lokaal significant bij thermische stratificatie.

Samenvatting: De temperatuurgradiënt beschrijft de afstandsafhankelijke verandering van temperatuur en is een fundamenteel concept bij het analyseren van warmteoverdracht, convectie en geofysische processen.