Потік енергії

Потік енергії
Символи	${\displaystyle \mathrm{\Phi }=\frac{dW}{dt}}$
Одиниці вимірювання
SI	Вт	м²·кг·с−3
СГС	ерг·с−1
Розмірність	L2MT−3
Визначення
Формула	${\displaystyle \dot{R}=\frac{\mathrm{d}R}{\mathrm{d}t}}$[1]
Позначення	потік енергії (${\displaystyle \dot{R}}$) енергія випромінювання (${\displaystyle R}$) тривалість (${\displaystyle t}$)

Поті́к ене́ргії — кількість енергії, що переноситься за одиницю часу через розглянуту поверхню. В SI вимірюється у ватах. Стандартного позначення цієї величини не існує, можуть використовуватися букви ${\displaystyle \mathrm{\Phi }}$, ${\displaystyle \mathrm{\Pi }}$ та інші.

Потік знаходять як суму (інтеграл) елементарних, тобто через нескінченно малі ділянки поверхні, потоків:

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

Кожен з таких елементарних потоків дорівнює добутку енергії, яка пройшла за одиницю часу через малу ділянку, на одиничний вектор ${\displaystyle {\overrightarrow{e}}_W}$ в напрямку перенесення енергії і на одиничний вектор нормалі до площадки ${\displaystyle \overrightarrow{n}}$ (при цьому ${\displaystyle \overrightarrow{n}=d\overrightarrow{S}/dS}$, де ${\displaystyle d\overrightarrow{S}}$ — векторний елемент площадки):

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

Якщо йдеться про енергію, що переноситься оптичним випромінюванням, то замість терміна «потік енергії» використовують еквівалентний для такого випадку термін «потік випромінювання»^[2][3].

Якщо йдеться про перенесення тепла, використовують термін «тепловий потік» — кількість теплоти, що проходить через ізотермічну поверхню за одиницю часу.

Говорячи про потік енергії, іноді мають на увазі іншу величину, а саме густину потоку енергії, вимірювану у Вт/м², причому цю густину потоку розглядають як вектор, спрямований у напрямку перенесення енергії в даній точці. Наприклад, для теплового потоку його густина спрямована протилежно до градієнта температури, а за величиною дорівнює потоку тепла через ізотермічну поверхню одиничної площі. Інші назви цієї ж величини: питомий тепловий потік, теплове навантаження^[4]. Строго, вектор густини потоку енергії ${\displaystyle \overrightarrow{J}}$ і потік енергії ${\displaystyle \mathrm{\Phi }}$ пов'язані співвідношенням:

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

де вигляд виразу для ${\displaystyle \overrightarrow{J}}$ випливає з наведеної вище формули для ${\displaystyle d\mathrm{\Phi }}$. Аналогічно пов'язані густина потоку і потік будь-якої фізичної величини, не тільки енергії.

• Потужність
• Густина потоку енергії
• Потік випромінювання