energiaáramlatokban

Az energiaáramlatokban az energia áramlása és átadása egy fizikai rendszerben figyelhető meg. Az energia nem feltétlenül mozog együtt a nyers anyaggal; lehet például sugárzás, hővezetés vagy anyagáramlás miatti advekció is. Az energiaáramlatok formája szerint beszélhetünk elektromágneses, termikus, mechanikai vagy kombinált átviteli módokról, és magában foglalja az energiaformák közötti átalakulásokat is.

Általános leírásban az energiaáramlást jellemző, irányított mennyiség az energiafluxus, amelyet gyakran S vektorként írunk fel. Az energia sűrűségét u jelöli, az energiamérleget pedig úgy lehet szemléltetni, hogy a helyi energiacsökkenés vagy növekedés egyenlő a fluxus divergenciájával és a forrásokkal vagy elnyelődésekkel: ∂u/∂t + ∇·S = források. Különböző áramlástípusok esetén a fluxusokat különböző módon számolhatjuk ki.

Elektromágneses példában a Poynting vektor S = E × H mutatja az elektromágneses energiáramlást, és az energiamérleg része a mezőenergia és a munkavégzés közötti átvezetés. Hőátadás esetén a Fourier-törvény szerint a hőfluxus q = −k∇T, az energiasűrűség-változást pedig a hőmérséklet-gradiens és a hővezetési tényező határozza meg. Folyadékokban és gázokban az energiaátvitel advekcióval történik, azaz a mozgó közeg energiatartalma a mozgás révén szállítódik.

Alkalmazások között kiemelkednek a klímarendszerek energiakiegyenlítései, az épület- és gépészeti hőgazdálkodás, valamint a villamosenergia-hálózatok energiamérlegeinek elemzése, ahol az energiaáramlatok megértése és szabályozása alapvető. Modellezés és mérések révén a fluxusokat és kölcsönhatásaikat igyekeznek pontosan jellemezni.