Теплова інерція

Теплова інерція — це термін, використовуваний в основному в інженерному і науковому моделюванні теплопередачі, і що означає сукупність властивостей матеріалу, пов'язаних з теплопровідністю і об'ємною теплоємністю.

Наприклад, можна зустріти вирази цей матеріал має велику теплову інерцію, або Теплова інерція відіграє важливу роль в цій системі, які означають те, що ефекти в динаміці є визначальний для цієї моделі, і розрахунки в стаціонарному стані можуть дати неточні результати. Іншими словами теплова інерція характеризує здатність чинити опір зміні температури за певний час.

Цей термін відбиває наукову аналогію і не пов'язаний безпосередньо з терміном інерція, використовуваним в механіці.

Теплова інерція матеріалу може бути визначена за формулою:

${\displaystyle I={\sqrt {k\rho c}},}$

де

${\displaystyle k}$ — теплопровідність (англ. bulk thermal conductivity),

${\displaystyle \rho }$ — щільність матеріалу,

${\displaystyle c}$ — питома теплоємність матеріалу.

Множина ${\displaystyle \rho c}$ являє собою об'ємну теплоємність.

У системі SI одиницею вимірювання теплової інерції є Дж м${\displaystyle ^{-2}}$ K${\displaystyle ^{-1}}$ с${\displaystyle ^{-1/2}}$, яку інколи називають Кіффер (англ. Kieffer),[1] або зрідка, т'ю (англ. tiu).[2] Теплова інерція інколи в науковій літературі називається тепловою активністю або термічною активністю.

Для матеріалів на поверхні планети, теплова інерція є ключовою властивістю, що визначає сезонні і добові коливання температур, і зазвичай залежить від фізичних властивостей гірських порід, що знаходяться біля поверхні. У дистанційному зондуванні теплова інерція залежить від складного поєднання гранулометричного складу, багатства гірських порід, виходу на поверхню тих або інших пластів і від міри отвердіння. Грубу оцінку величини теплової інерції іноді можна отримати, виходячи з амплітуди добових коливань температури (тобто, з максимальної температури відняти мінімальну температуру поверхні). Температура поверхонь з низькою тепловою інерцією значно змінюється впродовж дня, тоді як температура поверхонь з високою тепловою інерцією не зазнає радикальних змін. У поєднанні з іншими даними теплова інерція може допомогти охарактеризувати матеріали поверхні і геологічні процеси, відповідальні за формування цих матеріалів.

Теплова інерція океанів є основним чинником, що впливає на зміну клімату у віддаленій перспективі (англ. climate commitment) і на міру глобального потепління[3].

За рахунок метану з газових гідратів, сибірських боліт і вуглекислого газу, розчиненого в океанах може статися нагрів на 10-20 градусів. Швидкість цього процесу, що самопідсилюється, обмежена тепловою інерцією океану, і він займе не менше 10 років. Цьому процесу можна протистояти тільки різкими високотехнологічними втручаннями[4].