ההבדל העיקרי בין זרימת חום לשטף חום הוא שזרימת חום מתייחסת לחילופי אנרגיה תרמית בין מערכות פיזיקליות, בעוד ששטף חום מתייחס לזרימת אנרגיה בין מערכות פיזיות ליחידת שטח ליחידת זמן.
המונחים זרימת חום ושטף חום הם מושגים חשובים בכימיה פיזיקלית בנוגע להתנהגות והחלפה של אנרגיה תרמית בין מערכות פיזיקליות.
מהי זרימת חום?
זרימת חום או העברת חום היא יצירה, שימוש, המרה והחלפה של אנרגיה תרמית בין מערכות פיזיקליות. אנו יכולים לסווג מושג זה למנגנונים שונים כמו הולכה תרמית, הסעה תרמית, קרינה תרמית וזרימת חום דרך שינויי פאזה.למנגנונים אלו מאפיינים אופייניים שונים, ולעתים קרובות הם מתרחשים בו-זמנית באותה מערכת. הבה נבין כמה מהמנגנונים הללו בפירוט.
הולכת חום היא הסוג הנפוץ ביותר של זרימת חום הכוללת החלפה מיקרוסקופית ישירה של האנרגיה הקינטית של חלקיקים דרך הגבול בין שתי מערכות. זה נקרא גם דיפוזיה. בסוג זה של זרימת חום, כאשר גוף נמצא בטמפרטורה שונה מגוף אחר או מהסביבה, חום זורם מטמפרטורה גבוהה לטמפרטורה נמוכה עד שמתרחש שיווי משקל תרמי.
הסעת חום היא הסוג הנפוץ השני של זרימת חום שבו זרימה בתפזורת של נוזל נושאת חום יחד עם זרימת המסה של הנוזל. לעיתים, זרימת הנוזל מתרחשת עקב תהליך חיצוני או עקב כוחות ציפה הנגרמים עקב התפשטות האנרגיה התרמית של הנוזל.
איור 01: הסעה תרמית במעטפת כדור הארץ
קרינה תרמית, לעומת זאת, היא סוג של זרימת חום המתרחשת דרך ואקום או כל תווך שקוף. העברת אנרגיה זו מתרחשת באמצעות פוטונים בגלי EMR הנשלטים על ידי אותו חוק.
מהו שטף חום?
שטף חום הוא זרימת אנרגיה ליחידת שטח ליחידת זמן. מונח זה ניתן גם כשטף תרמי, צפיפות שטף חום, צפיפות זרימת חום ועוצמת קצב זרימת חום. אנו יכולים להשתמש ביחידות SI למדידת שטף החום; וואט למ ר (W/m2). לנכס הזה יש גם גודל וגם כיוון. לכן, אנו יכולים למנות אותו ככמות וקטורית.
איור 02: שטף חום ככמות וקטור
אנו יכולים להשתמש בחוק פורייה עבור רוב המוצקים בתנאים רגילים שבהם החום מועבר בעיקר על ידי הולכה ושטף חום. ישנן דרכים מעטות למדידת שטף החום, אך השיטה הנפוצה ביותר אך לא מעשית היא מדידת הפרש הטמפרטורה על פיסת חומר עם מוליכות תרמית ידועה.
מה ההבדל בין זרימת חום לשטף חום?
המונחים זרימת חום ושטף חום הם מושגים חשובים בכימיה פיזיקלית לגבי ההתנהגות וההחלפה של אנרגיה תרמית בין מערכות פיזיקליות. ההבדל העיקרי בין זרימת חום לשטף חום הוא שזרימת חום מתייחסת לזרימת המסה של הנוזל, בעוד ששטף החום מתייחס לזרימת האנרגיה ליחידת שטח ליחידת זמן.
להלן סיכום ההבדל בין זרימת חום לשטף חום בצורת טבלה.
סיכום – זרימת חום לעומת שטף חום
זרימת חום ושטף חום הם מונחים קשורים בכימיה פיזיקלית. ההבדל העיקרי בין זרימת חום לשטף חום הוא שזרימת חום מתייחסת לייצור, שימוש, המרה והחלפה של אנרגיה תרמית בין מערכות פיזיקליות, בעוד ששטף החום מתייחס לזרימת האנרגיה ליחידת שטח ליחידת זמן.
