Поток энергии

Шаблон:Физическая величина Пото́к эне́ргии — количество энергии, переносимое за единицу времени через рассматриваемую поверхность. В СИ измеряется в ваттах. Стандартного обозначения данной величины не существует, могут использоваться буквы $\mathrm{\Phi }$, $\mathrm{\Pi }$ и другие.

Поток находится как сумма (интеграл) элементарных, то есть через бесконечно малые участки поверхности, потоков:

$\mathrm{\Phi }=\sum \mathrm{\Delta }{\mathrm{\Phi }}_i=\int d\mathrm{\Phi }$

Каждый из таких элементарных вкладов равен произведению прошедшей за единицу времени через малый участок энергии на единичный вектор ${\overrightarrow{e}}_W$ в направлении переноса энергии и на единичный вектор нормали к площадке $\overrightarrow{n}$ (при этом $\overrightarrow{n}=d\overrightarrow{S}/dS$, где $d\overrightarrow{S}$ — векторный элемент площадки):

$d\mathrm{\Phi }=\frac{d^{2}W}{dt}{\overrightarrow{e}}_W\cdot \overrightarrow{n}=\frac{d^{2}W}{dtdS}{\overrightarrow{e}}_W\cdot d\overrightarrow{S}$.

Если речь идёт об энергии, переносимой оптическим излучением, то вместо термина «поток энергии» используют эквивалентный для такого случая термин «поток излучения».

Если речь идёт о переносе тепла, используется термин «тепловой поток» — количество теплоты, проходящее через изотермическую поверхность в единицу времени.

Говоря о потоке энергии, иногда имеют в виду другую величину, а именно плотность потока энергии, измеряемую в Вт/м², причём эту плотность потока рассматривают как вектор, направленный по направлению переноса энергии в данной точке. Например, для теплового потока его плотность направлена противоположно градиенту температуры, а по величине равна потоку тепла через изотермическую поверхность единичной площади. Иные названия этой же величины: удельный тепловой поток, тепловая нагрузка.

Строго, вектор плотности потока энергии $\overrightarrow{J}$ и поток энергии $\mathrm{\Phi }$ связаны соотношением

$\mathrm{\Phi }=\int \overrightarrow{J}\cdot d\overrightarrow{S}$,

где вид выражения для $\overrightarrow{J}$ следует из представленной выше формулы для $d\mathrm{\Phi }$. Аналогичным образом связываются плотность потока и поток любой физической величины, не только энергии.

См. также

• Мощность
• Плотность потока энергии
• Поток излучения