Уравнение теплового баланса является основным инструментом для описания передачи тепла в системах. Оно позволяет учитывать поступление, отток и накопление теплоты в рассматриваемой системе. Общая форма уравнения теплового баланса выглядит следующим образом:
Сумма накопления теплоты в системе = Чистый тепловой поток + Произведенная тепловая энергия
Математически это уравнение может быть записано как:
Q_in - Q_out = ΔU + W,
где:
Q_in - количество теплоты, поступающей в систему,
Q_out - количество теплоты, отдающейся из системы,
ΔU - изменение внутренней энергии системы,
W - работа, совершаемая над системой или совершаемая системой над окружающей средой.
Уравнение теплового баланса позволяет учитывать всевозможные источники и стоки тепла в системе, а также изменение запасов теплоты в ней. Это особенно полезно при проектировании и анализе тепловых процессов, таких как теплообмен, теплопроводность, тепловые двигатели и другие.
Применительно к конкретной системе или процессу уравнение теплового баланса может быть модифицировано для учета специфических факторов, например, учета фазовых переходов, изменения температуры и других параметров.