Поток энергии

Поток энергии
[math]\displaystyle{ \Phi = \frac{dW}{dt} }[/math]
Размерность	L2MT−3
Единицы измерения
СИ	Вт
СГС	эрг·с−1

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 [math]\displaystyle{ \Phi }[/math], [math]\displaystyle{ \Pi }[/math] и другие.

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

[math]\displaystyle{ \Phi = \sum\Delta\Phi_i = \int d\Phi }[/math]

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

[math]\displaystyle{ d\Phi = \frac{d^2W}{dt}\,\vec{e}_W\cdot \vec{n} = \frac{d^2W}{dt\,dS}\,\vec{e}_W\cdot d\vec{S} }[/math].

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 [math]\displaystyle{ \vec{J} }[/math] и поток энергии [math]\displaystyle{ \Phi }[/math] связаны соотношением

[math]\displaystyle{ \Phi = \int \vec{J}\cdot d\vec{S} }[/math],

где вид выражения для [math]\displaystyle{ \vec{J} }[/math] следует из представленной выше формулы для [math]\displaystyle{ d\Phi }[/math]. Аналогичным образом связываются плотность потока и поток любой физической величины, не только энергии.

См. также

• Мощность
• Плотность потока энергии
• Поток излучения