Плотность потока

Пло́тность пото́ка — вектор, сонаправленный со скоростью переноса рассматриваемой скалярной величины в данной точке пространства и характеризующий количество этой величины, которое проходит за единицу времени через единичную площадку, содержащую данную точку и ортогональную . Находится как

,

где — элемент площади, — время, ( — элемент объёма). Термин используется во многих разделах физики, в частности, в гидроаэродинамике, в анализе явлений переноса при теплообмене, массообмене и в электродинамике. Может рассматриваться перенос массы, заряда, энергии, спина и других величин.

В СИ плотность потока имеет размерность переносимой величины , делённой на квадратный метр и на секунду. Скажем, если речь идёт о переносе массы, то — это масса , тогда измеряется в кг/м3, а плотность потока обретает размерность кг/м2/с. Установившегося буквенного обозначения для плотности потока нет.

Нередко перенос величины осуществляется или может считаться осуществляющимся дискретными «носителями», например молекулами, каждый из который даёт вклад и движется со скоростью . Плотность потока в заданной точке при этом вычисляется как

,

где — малый объём, содержащий рассматриваемую точку. Здесь — среднее значение вклада носителя, а в качестве скорости подставляется величина . Через -3; , где — число частиц в объёме) обозначена концентрация носителей. Эквивалентность приведённых выражений для обеспечивается тем, что . При наличии нескольких «сортов» частиц, несущих вклад и имеющих среднюю скорость будет

,

где символом нумеруются сорта. В простейшей ситуации наличествует только один сорт и нет суммирования. Пример конкретизации выписанных формул даёт выражение для плотности тока (переносимая величина — электрический заряд, заряд одного носителя составляет ); здесь соответствует , а .

Интеграл плотности потока по некоторой поверхности носит название потока.

Модуль интеграла плотности потока по некоторому промежутку времени называется флюенсом.

Если перенос происходит в плоскости, то есть анализируется двумерная система, можно ввести "одномерную" (в единицах , делённых на метр и на секунду) плотность потока .

См. такжеПравить