Flux(플럭스)

Flux는 표면이나 물질을 통과하거나 이동하는 것처럼 보이는 모든 효과(실제 이동 여부에 관계없음)를 나타냅니다. 플럭스는 응용 수학 및 벡터 미적분학 의 개념으로 물리학에 많은 응용 분야가 있다. 운반 현상의 경우 플럭스는 벡터 양으로 물질 또는 성질의 흐름의 크기와 방향을 설명한다. 벡터 미적분 플럭스(Vector 미적분 Flux)는 스칼라 양으로, 표면에 걸친 벡터 필드의 수직 구성요소의 표면 적분으로 정의된다. 

 

Flux는 라틴어에서 유래되었으며, Fluxus는 "flow"을 의미하고, Fluere는 "to flow"을 의미한다.

 

전송 정의에 따르면 플럭스는 단일 벡터이거나 벡터 필드 / 위치 함수일 수 있다. 후자의 경우 플럭스는 표면에 쉽게 통합 될 수 있다. 대조적으로 전자기학 정의에 따르면 플럭스 는표면에 대한 적분; 두 번째 정의 플럭스를 통합하는 것은 표면에 대해 두 번 통합되는 것이다. 따라서 Maxwell의 인용은 "flux"가 전송 정의에 따라 사용되는 경우에만 의미가 있다 (또한 단일 벡터가 아닌 벡터 필드 임). Maxwell이 전자기학의 정의에 따라 현재 "전기 플럭스"와 "자기 플럭스"라고 부르는 주요 개발자 중 하나 였기 때문에 이것은 아이러니하다. 인용문 (및 전송 정의)에 따른 이름은 "전속의 표면 적분"및 "자속의 표면 적분"이된다.이 경우 "전속"은 "전계"및 "자속"으로 정의됩니다. ""자기장 "으로 정의된다.

단위 법선이 n 인 표면을 통과 하는 벡터 장 F 의 필드 라인 , n 에서 F 까지의 각도 는 θ입니다. Flux는 주어진 표면을 통과하는 필드의 양을 측정 한 것입니다. F 는 n에 수직 (⊥) 및 평행 (‖) 구성 요소로 분해됩니다 . 평행 성분 만이 특정 지점에서 표면을 통과하는 필드의 최대 범위이기 때문에 플럭스에 기여하고 수직 성분은 기여하지 않습니다. 위 : 평면 표면을 통과하는 3 개의 필드 라인, 하나는 표면에 수직, 하나는 평행, 하나는 중간입니다. 아래 : 곡면을 통과하는 필드 라인, 유량을 계산하기위한 단위 법선 및 표면 요소의 설정을 보여줍니다.

 

 

Flux as flow rate per unit area

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운송 현상(열 전달, 질량 전달 및 유체 역학)에서 플럭스는 단위 면적당 속성의 흐름 속도로 정의되며 치수[수량]을 갖는다. 속성이 "통과(through)" 또는 "횡단(across)"하는 표면의 영역이다. 예를 들어, 강의 흐름의 크기, 즉 초당 강의 단면을 통과하는 물의 양 또는 초당 지면에 도달하는 태양 에너지의 양은 플럭스의 일종이다.

 

General mathematical definition (transport)

Complxity(복잡성)을 증가시키는 3가지 정의이다.

모든 경우에 빈번한 기호 j,(또는 J)는 플럭스에, q는 흐르는 물리적 양에, t는 시간에, A는 면적에 사용된다.

이러한 식별자는 벡터일 때와 벡터일 때

 

 

Transport Fluxes

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1. 운동량 플럭스 , 단위 면적 (N · s · m -2 · s -1 )에 걸친 운동량 의 전달 속도 . ( 뉴턴의 점도 법칙 ) [7]
2. 열유속 , 단위 면적을 가로 지르는 열 흐름 속도 (J · m -2 · s -1 ). ( 푸리에의 전도 법칙 ) [8] (이 열유속 정의는 Maxwell의 원래 정의와 일치합니다.) [5]
3. 확산 플럭스 , 단위 면적을 가로 지르는 분자 이동 속도 (mol · m -2 · s -1 ). ( Fick의 확산 법칙 ) [7]
4. 체적 유량 , 단위 면적에 걸친 체적 유량 의 비율 (m 3 · m −2 · s −1 ). ( Darcy의 지하수 흐름 법칙 )
5. 질량 유속 , 단위 면적 (kg · m- 2 · s -1 )에 걸친 질량 유량 (분자량을 포함하는 Fick의 법칙의 다른 형태이거나 밀도를 포함하는 Darcy의 법칙의 다른 형태입니다.)
6. 복사 플럭스 , 초당 단위 면적당 소스로부터 특정 거리에서 광자 의 형태로 전달되는 에너지의 양 (J · m -2 · s -1 ). 천문학에서 별의 크기 와 스펙트럼 등급 을 결정하는 데 사용됩니다 . 또한 전자기 스펙트럼으로 제한 될 때 복사 플럭스와 동일한 열 플럭스의 일반화 역할을합니다.
7. 에너지 플럭스 , 단위 면적을 통한 에너지 전달 속도 (J · m -2 · s -1 ). 복사 플럭스 및 열 플럭스는 에너지 플럭스의 특정 사례입니다.
8. 입자 플럭스 , 단위 면적을 통한 입자 이동 속도 ([입자 수] m −2 · s −1 )

 

[5] Maxwell, James Clerk(1892). 전기 및 자기에 관한 논문. ISBN 0-486-60636-8.

[6]↑ Bird, R. Byron ; Stewart, Warren E .; Lightfoot, Edwin N.(1960). 운송 현상 . 와일리. ISBN 0-471-07392-X.

[7] P.M. Whelan; 엠제이 호지 슨 (1978). 물리학의 필수 원리(2nd ed.). 존 머레이. ISBN 0-7195-3382-1.

[8]↑ Carslaw, HS; 예거, JC (1959). 고체의 열 전도 (Second ed.). 옥스포드 대학 출판부. ISBN 0-19-853303-9 

[9]Welty; Wicks, Wilson 및 Rorrer (2001). 운동량, 열 및 물질 전달의 기초 (4 판). 와일리. ISBN 0-471-38149-7.

[10]D. McMahon (2006). Quantum Mechanics Demystified . 미스터리 화. Mc Graw Hill. ISBN 0-07-145546-9.

 

 

 

 

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