Varmefluksen

Varmefluksen er varmeoverføring per enhetsflate mellom en grenseflate og omgivelsene. Den beskriver hvor mye varme som passerer gjennom en gitt flate hvert sekund, og måles i enheter av watt per kvadratmeter (W/m^2). Den kan vurderes som et lokalt mål på varmeoverføringsintensiteten, mens den totale varmeoverføringen gjennom en flate er avhengig av flateområdet.

Detaljert kan varmefluksen q" deles inn i ulike mekanismer. Ved konduksjon følger den Fourier's lov: q" = -k ∂T/∂n, der k er stoffets termiske ledningsevne og ∂T/∂n er temperaturgradienten i normalretning til overflaten. For en én-dimensjonal flate blir det ofte q" = -k dT/dx. Ved konveksjon er varmefluksen gitt av q" = h (T_s - T∞), hvor h er den konveksjonelle varmeutvekslingskoeffisienten, T_s er overflatetemperaturen og T∞ er omgivelsestemperaturen. Stråling mellom flater følger ofte q" = εσ (T_s^4 - T_sur^4), med ε som emissivitet og σ som Stefan–Boltzmanns konstant; i praksis skjer stråling mellom kroppene med hensyn til hele termisk utveksling.

Enheten W/m^2 gjør det mulig å kombinere varmefluks med arealet av en flate for å få den totale varmeoverføringen Qdot = ∫ q" dA eller, for uniform flux, Qdot = q" A. Varmefluks er sentral i byggingsfysikk, varmevekslere, elektronikkjøling og meteorologi, og måles ofte med sensorer som varmeflussgivere eller termiske skalaer. Signkonvensjoner varierer, men positiv q" betegner vanligvis varme som strømmer inn i overflaten.