Градіє́нт температу́ри або температу́рний градіє́нт () — векторна фізична величина, що характеризує змінювання температури на одиницю довжини по нормалі до ізотермічної поверхні, спрямованій у бік зростання температуриДСТУ 2777-94 Теплообмін під час кипіння та конденсації. Терміни та визначення.. У Міжнародній системі одиниць SI вимірюється у кельвінах на метр (К/м).
Поняття температурного градієнту (градієнту температури) використовується в метеорології, геофізиці, кліматології та суміжних до них галузях, а також у будівельній справіДСТУ Б В.2.6-101:2010 Конструкції будинків і споруд. Метод визначення опору теплопередачі огороджувальних конструкцій, металургіїЦаплин А. И. Теплофизика в металлургии: учеб. Пособие / А. И. Цаплин. — Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. — 230 с. — ISBN 978-5-398-00043-6, неруйнівному тепловому контроліГОСТ 25314-82 Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения тощо.
Математичний опис Температура характеризує тепловий стан тіла, вказуючи на ступінь його нагрітості. І якщо в тілі відбувається процес теплопровідності, значить температура різних його ділянок є різною. Сукупність значень температури для всіх точок тіла у даний момент часу називається температурним полем. Рівняння температурного поля має вигляд:
де x, y і z — декартові координати точки тіла, яка розглядається; t — час. Якщо температура змінюється в часі, таке температурне поле називається нестаціонарним, воно відповідає неусталеному (нестаціонарному) процесу теплопровідності, а якщо температура не змінюється в часі — температурне поле є стаціонарним і процес теплопровідності є усталеним (стаціонарним).
При будь-якому температурному полі в тілі є точки з однаковою температурою. Геометричне місце точок з однаковою температурою утворює ізотермічну поверхню. В одній точці простору не може бути двох різних температур, і тому ізотермічні поверхні не стикаються і не перетинаються. Вони або закінчуються на границях тіла, або утворюють замкнутий контур (як, наприклад, у циліндричному тілі). Зміна температури в тілі спостерігається лише в напрямках, які перетинають ізотермічні поверхні. При цьому найбільш різка зміна температури спостерігається в напрямку нормальному до ізотермічних поверхонь. Границя відношення зміни температур (ΔT) до мінімальної відстані між цими ізотермами (Δn), за умови, що ця відстань прямує до нуля, і є градієнтом температури.
Температурний градієнт показує інтенсивність зміни температури, він є вектором, спрямованим у напрямку збільшення температури. Векторне поле у декартовій системі координат:
, в циліндричних координатах: , У сферичних координатах: ,
Використання
У геофізиці Геотермальний температурний градієнт (геотермічний градієнт)Геотермічний градієнт // — підвищення температури земної кори та в прилеглих до поверхні шарах земної мантії у напрямку центру Землі відносно довжини (температурний градієнт становить приблизно 0,03 К/м)ДСТУ 2275-93 Енергоощадність. Нетрадиційні та поновлювані джерела енергії Терміни та визначення
У метеорології Термічний градієнт в атмосфері — зміна температури повітря по вертикалі у вільній атмосфері. Дорівнює 0,6 °C на кожні 100 м у тропосфері.
Див. також Градієнт Геотермічний градієнт Термомагнітний двигун
Примітки
Джерела Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. / Под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина. — 2-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 560 с. — ISBN 5-283-00112-1 Цветков Ф. Ф. Тепломассообмен: учебное пособие для вузов / Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев. — 3-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006. — 550 с. — ISBN 5-903072-64-X