värmeövergångskoefficient

Värmeövergång, eller värmetransport, är processen där termisk energi överförs mellan kroppar eller delar av ett system till följd av en temperaturskillnad. Den reglerar allt från hur snabbt en kopp kaffe kyls till hur effektiva byggnader och industriprocesser är när det gäller energihantering. Värmeövergång kan ske inom ett material eller över gränser mellan olika medier.

Mekanismerna: det finns tre huvudmekanismer som förklarar överföring av värme: ledning (konduktion), konvektion och strålning. Konduktion uppstår genom molekylära eller elektroniska interaktioner inom ett material. Konvektion innebär transport i vätska eller gas som följs av fluidens rörelse. Strålning överför energi via elektromagnetiska vågor och kräver inget medium; varma föremål avger strålning och kyligare föremål kan absorbera den.

Viktiga samband används inom ingenjörsvetenskapen. Fourier’s lag beskriver värmeflödet q = -k ∂T/∂x, där k är den termiska ledningsevnen. Newtons konvektionslag anger värmeöverföringsflödet hA(Ts − T∞). Strålning följer Stefan-Boltzmanns lag: P = εσA(T^4 − T∞^4). Den termiska diffusiviteten α = k/(ρ c) styr hur snabbt temperaturförändringar sprids i ett material.

Vid fasövergångar, som smältning och ångbildning, krävs latent värme och temperaturen hålls ofta konstant så länge fasomvandlingen pågår. Latenta värden som L_fus och L_vap anger energin per massa som krävs för respektive övergång.

Praktiska tillämpningar finns inom byggnadsisolering, elektronikkylningssystem, termiska värmeväxlar i industriella processer och energisystem samt inom laboratoriemätningar som kalorimetri.