Потік енергії

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 ${\displaystyle \Phi }$, ${\displaystyle \Pi }$ та інші.

Фізична величина
Назва		Потік енергії
Позначення величини		${\displaystyle \Phi ={\frac {dW}{dt}}}$
Позначення для розмірності		L2MT−3
Системи величин і одиниць	Одиниця		Розмірність
SI	Вт		м²·кг·с−3
СГС	ерг·с−1

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

${\displaystyle \Phi =\sum \Delta \Phi _{i}=\int d\Phi }$

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

${\displaystyle d\Phi ={\frac {d^{2}W}{dt}}\,{\vec {e}}_{W}\cdot {\vec {n}}={\frac {d^{2}W}{dt\,dS}}\,{\vec {e}}_{W}\cdot d{\vec {S}}}$.

Якщо йдеться про енергію, що переноситься оптичним випромінюванням, то замість терміна «потік енергії» використовують еквівалентний для такого випадку термін «потік випромінювання»[1][2].

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[3].

Строго, вектор густини потоку енергії ${\displaystyle {\vec {J}}}$ і потік енергії ${\displaystyle \Phi }$ пов'язані співвідношенням

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

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