jäähtymisnopeuden

Jäähtymisnopeus on kappaleen lämpötilan muutoksen nopeus ajan suhteen, eli dT/dt tai dQ/dt. Se kuvaa, kuinka nopeasti kappale menettää lämpöä ympäristölleen tai kuinka nopeasti sen lämpötila laskee. Yleisesti sitä tarkastellaan kontekstiin sovitettuna, jolloin suurempi arvo tarkoittaa nopeampaa jäähdytystä.

Teoreettinen tausta muodostuu Newtonin jäähtymissäännöstä. Konvektiivisessa ympäristössä lämpötilan ero ΔT = T − T_env johtaa likimääräisesti dT/dt = −(h A)/(m c) · ΔT, jossa h on lämpösiirtokerroin, A kappaleen pinta-ala, m massa ja c spesifinen lämmönkapasiteetti. Tämä malli kuvaa tilannetta, jossa konvektio hallitsee lämmönsiirron; radiatiivinen säteily sekä faasimuutokset voivat kuitenkin muuttaa tai rikkoa sen sovellettavuutta.

Faktoreita, joilla inflaatiot vaikuttavat jäähdytykseen, ovat lämpötilaero ΔT, pinta-ala A, massa m, spesifinen lämmönkapasiteetti c sekä ympäristön lämpötila- ja virtausolosuhteet, jotka vaikuttavat h-arvoon. Suurempi lämpötila-ero tai suurempi pinta-ala nopeuttaa jäähdytystä, kun taas suurempi massa tai suurempi c hidastaa sitä. Myös radiatiivinen säteily ja mahdolliset faasimuutokset vaikuttavat jäähdytyksen nopeuteen.

Mittaukset ja sovellukset tehdään usein lämpötilan seuraamisella (\u00b0C tai K) ja aikavierastuksella. Käytössä ovat termoparit, lämpötila-anturit sekä infrapunasäätö- tai tehomittaukset. Jäähtymisnopeutta hyödynnetään muun muassa metallurgiassa, elintarviketeollisuudessa, elektroniikan jäähdytyksessä ja rakennusten lämpöhaasteissa sekä eristemateriaalien suunnittelussa.

---