Itu arus panas adalah tingkat perpindahan panas dari waktu ke waktu. Karena itu adalah tingkat energi panas dari waktu ke waktu Unit SI arus panas adalah joule per detik, atau watt (W).
Panas mengalir melalui benda material melalui konduksi, dengan partikel yang dipanaskan memberikan energi mereka ke partikel tetangga. Para ilmuwan mempelajari aliran panas melalui bahan-bahan jauh sebelum mereka tahu bahwa bahan-bahan itu membentuk atom, dan arus panas adalah salah satu konsep yang sangat membantu dalam hal ini. Bahkan hari ini, meskipun kami mengerti perpindahan panas terkait dengan pergerakan atom individu, dalam kebanyakan situasi itu tidak praktis dan tidak membantu untuk mencoba memikirkan situasi dengan cara itu, dan melangkah mundur untuk memperlakukan objek dalam skala yang lebih besar adalah cara yang paling tepat untuk mempelajari atau memprediksi pergerakan panas.
Matematika Arus Panas
Karena arus panas mewakili aliran energi panas seiring waktu, Anda dapat menganggapnya sebagai mewakili sejumlah kecil energi panas,
dQ (Q adalah variabel yang biasa digunakan untuk mewakili energi panas), ditransmisikan dalam jumlah kecil, dt. Menggunakan variabel H untuk mewakili arus panas, ini memberi Anda persamaan:H = dQ / dt
Jika Anda sudah mengambil pra-kalkulus atau kalkulus, Anda mungkin menyadari bahwa tingkat perubahan seperti ini adalah contoh utama kapan Anda ingin mengambil batasan ketika waktu mendekati nol. Secara eksperimental, Anda dapat melakukannya dengan mengukur perubahan panas pada interval waktu yang lebih kecil dan lebih kecil.
Eksperimen yang dilakukan untuk menentukan arus panas telah mengidentifikasi hubungan matematika berikut:
H = dQ / dt = ka (TH - TC) / L.
Itu mungkin tampak seperti array variabel yang mengintimidasi, jadi mari kita jabarkan (beberapa di antaranya telah dijelaskan):
- H: arus panas
- dQ: sejumlah kecil panas yang ditransfer dalam satu waktu dt
- dt: sejumlah kecil waktu yang dQ telah ditransfer
- k: konduktivitas termal material
- SEBUAH: luas penampang objek
- TH - TC: perbedaan suhu antara suhu terpanas dan paling dingin dalam material
- L.: panjang di mana panas dipindahkan
Ada satu elemen persamaan yang harus dipertimbangkan secara independen:
(TH - TC) / L.
Ini adalah perbedaan suhu per satuan panjang, yang dikenal sebagai gradien suhu.
Resistensi termal
Dalam rekayasa, mereka sering menggunakan konsep ketahanan termal, R, untuk menggambarkan seberapa baik isolator termal mencegah perpindahan panas melintasi material. Untuk lempengan material tebal L., hubungan untuk materi yang diberikan adalah R = L. / k, menghasilkan hubungan ini:
H = SEBUAH(TH - TC) / R