熱流と熱の流れの大きな違いは、熱流が物理系間の熱エネルギーの交換を指すのに対し、熱の流れは物理系間の単位面積・単位時間当たりのエネルギーの流れを指す点である。

熱流と熱流束は、物理化学において、物理系間の熱エネルギーの挙動と交換に関する重要な概念である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 熱流とは 3. 熱流とは 4. 横並び比較 - 表形式での熱流 vs. 熱流 5. まとめ

熱流は何ですか？

熱の流れや熱伝導は、物理システム間での熱エネルギーの発生、使用、変換、交換を意味します。この概念を、熱伝導、熱対流、熱放射、相変化熱流に分類することができる。これらのメカニズムはそれぞれ異なる特徴を持ち、同じシステムで同時に発生することも多い。これらの仕組みについて、もう少し詳しく見ていきましょう。

熱伝導は最も一般的な熱の流れであり、2つの系の境界を介した粒子の運動エネルギーの直接的な微視的交換を伴うものである。拡散とも呼ばれます。このような熱の流れでは、ある物体の温度が他の物体や周囲の環境と異なる場合、熱平衡に達するまで、高い温度から低い温度へと熱が流れる。

対流熱伝達は、流体のバルクフローに熱を運ぶ流体のマスフローを伴う、もう一つの一般的な熱流の形態である。流体の流れは、外部のプロセスや流体の熱エネルギーの膨張による浮力によって引き起こされることもあります。

図01: マントルの熱対流

一方、熱放射は、真空やあらゆる透明な媒体を介して発生する熱の流れである。このエネルギー移動は、同じ法則で制御されている電磁波の中の光子によって実現されている。

熱流束は何ですか？

熱流とは、単位面積あたりの単位時間あたりのエネルギーの流れのことです。この用語は、熱流束密度、熱流密度、熱流強度とも表現される。熱の流れは国際単位系で表すと、1平方メートルあたりのワット（W/m2）で測ることができる。この特性は、大きさと方向の両方を持つ。したがって、ベクトル量と名づけることができる。

図02：ベクトルとしての熱流束

一般に、熱の移動は主に伝導と熱流によって行われ、ほとんどの固体に対してフーリエの法則を用いることができる。熱の流れを測定する方法はいくつかあるが、最も一般的でありながら実用的でないのは、熱伝導率がわかっている材料を挟んで温度差を測定する方法である。

ヒートフローと熱流束の違い

熱の流れや熱流は、物理化学において、物理系間の熱エネルギーの挙動や交換に関する重要な概念である。熱流と熱の流れの大きな違いは、熱流が流体の質量流量を指すのに対し、熱の流れは単位面積あたりの単位時間あたりのエネルギーの流れを指す点である。

ヒートフローとサーマルフローの違いを表形式でまとめると以下のようになる。

概要 - ヒートフロー vs. 熱流束

熱流と熱流束は物理化学の関連用語である。熱流と熱の流れの主な違いは、熱流が物理システム間での熱エネルギーの発生、利用、変換、交換を指すのに対し、熱の流れは単位面積、単位時間当たりのエネルギーの流れを指すことである。

引用

1 "ヒートフロー。" 科学的ガイダンス、こちらでご覧いただけます。