Varmeoverføringen

Varmeoverføringen er prosessen der varme flyttes mellom objekter, deler av et system eller mellom en kropp og omgivelsene fordi de har ulik temperatur. De viktigste mekanismene i naturen og i tekniske systemer er ledning (konduksjon), konveksjon og stråling, ofte i kombinasjon.

Ledning skjer gjennom et materiale eller mellom kontaktflater og avhenger av materialets varmeledningsevne k, tykkelsen L og arealet A som varme strømmer gjennom. For en enkel plan flate blir den totale varmeoverføringen gitt ved Q/t = k A (Delta T)/L. Metalliske materialer har ofte høy k, mens isolasjonsmaterialer har lav k, hvilket reduserer varmetap.

Konveksjon er varmeoverføring mellom en fast overflate og en væske eller gass i bevegelse. Her brukes ofte Newtons lov for kjøling: Q/t = h A Delta T, der h er den konvektive varmeoverføringskoeffisienten. h avhenger av fluidets egenskaper, strømningshastighet og flatestruktur. Konveksjon kan være naturlig eller tvunget (for eksempel i vifter).

Stråling er varmeoverføring gjennom elektromagnetiske bølger og krever ikke direkte kontakt eller et medium. Stråling avhenger av overflatens temperatur og emissivitet: Q/t = ε σ A (T^4_s - T^4_env), hvor σ er Stefan-Boltzmanns konstant og ε ligger mellom 0 og 1.

Viktige begreper inkluderer varmefluks q" (Q/t per areal), varmeledningsevne k, konvektiv koeffisient h, emissivitet ε og termisk motstand R_th. I bygg og industri brukes også U-verdi og varmevekslingsprinsipper for å designe effektive systemer som isolasjon, kjøling og varmevekslere.