lämpötilagradientteihin

Lämpötilagradientti kuvaa lämpötilan muutosta tilassa. Matematiikassa se ilmenee lämpötilan T gradienttina ∇T, jonka yksikkö on kelvin/metri (K/m). Paikallinen muutos voidaan kirjoittaa dT = ∂T/∂x dx + ∂T/∂y dy + ∂T/∂z dz, eli ∇T antaa suunnan ja voimakkuuden, jolla lämpötila muuttuu.

Gradienteja syntyy kaikkialla, missä lämpötilat ovat epätasaisia. Esimerkkejä ovat geoterminen gradientti Maan sisällä, ilmakehän pystysuorat lämpötilagradientit ja merien lämpötilan vaihtelut syvyyden mukaan. Myös rakenteissa ja laitteissa tapahtuva johtuminen, konvektio ja säteily luovat paikallisia gradientteja.

Mittaus ja analyysi: käytössä ovat termoparit, lämpökuvaus (thermography), lämpötilamittarit sekä kuituoptiset sensorit. Gradientteja arvioidaan laskemalla dT/dx, dT/dy ja dT/dz tai ∇T erottamalla ja soveltamalla erilaisia numeerisia menetelmiä.

Merkitys: lämpötilagradientit vaikuttavat energian siirtoon ja virtauksiin sekä biologisissa prosesseissa että teknisissä laitteissa. Ne ovat keskeisiä esimerkiksi lämpötilan hallinnassa, lämpöenergian suunnittelussa, lämpökäsittelyissä sekä geotermisessä energiassa.

Monimutkaisissa järjestelmissä gradientit otetaan huomioon energian tasapainon ja liikettä kuvaavien yhtälöiden ratkaisuissa. Mallintaminen voi vaatia sekä analyyttisiä että numeerisia menetelmiä.