Jak vypočítat teplotní gradient. Teplotní pole a teplotní gradient: tepelný tok
Spojíme-li body tělesa, které mají stejnou teplotu, získáme povrch o stejných teplotách, nazývaný izotermický. Izotermický povrch je tedy geometrickým umístěním bodů v teplotním poli, které mají stejnou teplotu.
Protože stejný bod na tělese nemůže mít současně různé teploty, izotermické povrchy se neprotínají. Buď končí na povrchu těla, nebo jsou umístěny zcela uvnitř samotného těla.
Průsečík izotermických ploch s rovinou dává rodinu izoterm na této rovině. Mají stejné vlastnosti jako izotermické povrchy, to znamená, že se neprotínají, neodlamují se uvnitř tělesa, nekončí na povrchu nebo jsou umístěny zcela uvnitř tělesa samotného.
Obrázek 1.1- Izotermy
Obrázek 1.1 ukazuje izotermy, jejichž teploty se liší o t.
Teplota v tělese se mění pouze ve směrech protínajících izotermické povrchy.
V tomto případě nastává největší teplotní rozdíl na jednotku délky ve směru normály k izotermickému povrchu.
Nárůst teploty ve směru normály k izotermickému povrchu je charakterizován teplotním gradientem. Teplotní gradient
je vektor směrovaný kolmo k izotermické ploše ve směru rostoucí teploty a číselně se rovná derivaci teploty v tomto směru, tzn. , (1.6)
grad t =
kde n o je jednotkový vektor kolmý k izotermickému povrchu a směřující ke zvyšující se teplotě; dt/dn - derivační teplota vzhledem k normálu n. Skalární hodnota teplotního gradientu dt/dn není stejná pro různé body
izotermický povrch. Je větší tam, kde je vzdálenost mezi izotermickými plochami je menší. Skalární hodnotu teplotního gradientu budeme také nazývat dt/dn.
teplotní gradient
Hodnota dt/dn ve směru klesající teploty je záporná.
Průměty vektoru grad t na souřadnicové osy Ox, Oy, Oz se budou rovnat:
(grad t) x =
(1-7)
(grad t)y =
(grad t) z =
Přednáška 3
Téma: ZÁKLADNÍ USTANOVENÍ STUDIE O TEPELNÉ VODIVOSTI
Osnova přednášky
1.5 Součinitel tepelné vodivosti
1.4 Tepelný tok. Fourierův zákon
Nezbytnou podmínkou pro šíření tepla je nerovnoměrné rozložení teploty v uvažovaném médiu. Pro přenos tepla tepelnou vodivostí je tedy nutné, aby teplotní spád byl na různých místech tělesa nenulový.
Podle Fourierovy hypotézy je množství tepla dQ, J, procházející prvkem izotermické plochy dF za dobu d , úměrné teplotnímu gradientu dt/dn.
. (1.8)
Experimentálně bylo zjištěno, že koeficient úměrnosti v rovnici (1.8) je fyzikálním parametrem látky. Charakterizuje schopnost látky vést teplo a je tzv součinitel tepelné vodivosti.
Množství tepla procházející jednotkou času za jednotku
izotermický povrch
,W/m2, tzv hustota tepelného toku. Hustota proudění tepla je vektor definovaný vztahem
. (1.9)
Vektor hustoty tepelného toku q směřuje kolmo k izotermickému povrchu. Jeho kladný směr se shoduje se směrem klesající teploty, protože teplo se vždy přenáší z teplejších částí těla do chladnějších. Vektory q a grad t tedy leží na stejné přímce, ale jsou směrovány v opačných směrech. To vysvětluje přítomnost znaménka mínus na pravé straně rovnic (1.9) a (1.8).
Přímky, jejichž tečny se shodují se směrem vektoru
q se nazývají vedení tepelného toku. Čáry tepelného toku jsou ortogonální k izotermickým povrchům (obrázek 1.2).
Obrázek 1.2 – Izotermy a čáry tepelného toku
Skalární hodnota vektoru hustoty tepelného toku q, W/m 2 se bude rovnat:
, (1.10)
Četné experimenty potvrdily platnost Fourierovy hypotézy. Proto rovnice (1.8), stejně jako rovnice (1.9), je matematickým vyjádřením základního zákona tepelné vodivosti, který je vytvořen takto: Hustota tepelného toku je úměrná teplotnímu gradientu.
Množství tepla procházejícího za jednotku času izotermickým povrchem F se nazývá proudění tepla. Pokud je teplotní gradient pro různé body izotermického povrchu různý, pak množství tepla, které projde celým izotermickým povrchem za jednotku času, se zjistí jako
, (1.11)
kde dF je prvek izotermické plochy. Hodnota Q se měří ve wattech.
Celkové množství tepla Q, J, které prošlo izotermickým povrchem F za dobu t, se rovná:
,
(1.12)
Z výše uvedeného vyplývá, že pro určení množství tepla procházejícího jakýmkoli povrchem pevného tělesa je nutné znát teplotní pole uvnitř předmětného tělesa. Nález teplotní pole a je hlavním úkolem analytické teorie tepelné vodivosti.
TEORETICKÉ ZÁKLADY TEPELNÉ TECHNIKY. PŘENOS TEPLA
Konzultace
Tolyatti 2010
Teoretické základy tepelné techniky. Přenos tepla: Učebnice. –: Nakladatelství, 2010. – 118 s.
V učebnice je nastíněna teorie hlavních úseků disciplíny. Zvýrazněno nejdůležitější ustanovení, zákony, metody tepelně technických výpočtů. Ke každému tématu jsou otázky a úkoly k prověření znalostí, příklady řešení problémů. Příloha obsahuje referenční materiál.
Příručka byla zpracována na Katedře teoretické a průmyslové tepelné techniky, odpovídá oborovému programu a je určena studentům oboru 100700 „Průmyslová tepelná technika“ a 100500 „Tepelné elektrárny“ Institutu distančního vzdělávání.
Recenzenti:
Yu.V. Vidin – hlava oddělení teoretické základy tepelné inženýrství v Krasnojarsku Polytechnická univerzita, profesor, kandidát technických věd;
S.V. Goldaev – senior výzkumník výzkum
ústav aplikovaná matematika a mechanik na Tomské státní univerzitě, kandidát technických věd.
ZAVEDENÍ
Zrychlení je vědecké - technický pokrok je spojena s plným uspokojením potřeb země po palivových a energetických zdrojích. Spolu se zvyšující se produkcí paliv a výrobou energie se tento problém řeší zaváděním aktivních politik úspor energie ve všech odvětvích. národní hospodářství. Většina moderní výroba jsou doprovázeny tepelně technologickými procesy, jejichž správné provedení určuje produktivitu a kvalitu výrobků. V souvislosti s tím i problémy vytváření bezodpadové technologie a ochrany prostředí Významně vzrostla role tepelného inženýrství jako vědy, jejímž teoretickým základem je termodynamika a přenos tepla.
Přenos tepla studuje zákony přenosu tepla. Výzkumy ukazují, že přenos tepla je složitý proces. Při studiu se tento proces dělí na jednoduché jevy. Cílem předmětu je studium jednoduchých a složité procesy přenos tepla do různá prostředí.
ZÁKLADNÍ POJMY A DEFINICE
Způsoby přenosu tepla
Teplo se samovolně přenáší z těles s více vysoká teplota na tělesa s nižší teplotou. Při absenci teplotního rozdílu se výměna tepla zastaví a dojde k tepelné rovnováze.
Existují tři způsoby přenosu tepla: tepelná vodivost, konvekce a tepelné záření .
Tepelná vodivost – přenos tepla při kontaktu mezi tělesy a částicemi těles. Tepelné vedení přenáší teplo přes pevné látky, kapaliny a plyny.
Proudění– pohyb hmoty kapaliny nebo plynu z média o jedné teplotě do média o jiné teplotě. Pokud je pohyb způsoben rozdílem v hustotách zahřátých a studených částic, je tomu tak přirozená konvekce, pokud je tlakový rozdíl nucená konvekce. Konvekcí se teplo přenáší v kapalinách a plynech.
Tepelné záření– proces šíření tepla ze sálavého tělesa pomocí elektromagnetické vlny. Je určena teplotou a optické vlastnosti vyzařující těleso (pevné látky, trojatomové a víceatomové plyny).
U pevných látek se teplo přenáší pouze tepelnou vodivostí. Pouze sáláním se mezi tělesy umístěnými ve vakuu přenáší teplo. Konvekci nelze oddělit od vedení tepla.
Kombinovaný přenos tepla konvekcí a vedením se nazývá konvekční přenos tepla.
Konvekční výměna tepla mezi povrchem a okolním médiem se nazývá přenos tepla .
Přenos tepla současně dvěma nebo třemi způsoby se nazývá komplexní výměna tepla .
Přenos tepla z jednoho média do druhého přes stěnu, která je odděluje, se nazývá přenos tepla .
Teplotní pole. Teplotní gradient. Tepelný tok
Teplotní pole těleso nebo soustava těles je soubor okamžitých teplotních hodnot ve všech bodech uvažovaného prostoru. V obecném případě má rovnice teplotního pole tvar
Teplota může být funkcí jedné, dvou nebo tří souřadnic; Podle toho bude teplotní pole jeden-, dva- A trojrozměrný. Nejjednodušší formou je rovnice jednorozměrného stacionárního teplotního pole: t = f(x).
Plocha spojující body tělesa s stejnou teplotu, volal izotermický. Izotermické plochy se neprotínají, buď se uzavírají samy do sebe, nebo končí na hranici tělesa. Průsečík izotermických ploch s rovinou dává na ní rodinu izoterm: t,t - D t,
t + D t(obr. 1.1).
Směr, ve kterém je vzdálenost mezi izotermickými plochami minimální, se nazývá normální (n) k izotermickému povrchu.
Derivace teploty kolmé k izotermickému povrchu se nazývá teplotní gradient
. | (1.2) |
Teplotní gradient je vektor směřující kolmo k izotermě ve směru rostoucí teploty.
Celkové množství teplo předávané při výměně tepla izotermickým povrchem o ploše Fčasem t,označit Qt, J.
Množství tepla přeneseného přes izotermický povrch plochy F za jednotku času se nazývá tepelný tok Q, Út.
Tepelný tok přenášený jednotkovou plochou se nazývá hustota tepelného toku
Vektor hustoty tepelného toku směřuje kolmo k izotermickému povrchu ve směru klesající teploty (obr. 1.1).
V první kapitole jsme se seznámili s vertikální strukturou atmosféry a obecný obrys s rozložením teploty po výšce. Zde se na některé podíváme zajímavé funkce teplotní režim ve výškách. Připomeňme, že v troposféře klesá teplota s výškou v průměru o 0,5-0,6° na každých 100 m převýšení nebo o 5-6° na 1 km převýšení. Velikost změny teploty vypočtená na 100 m nadmořské výšky se nazývá vertikální teplotní gradient.
Vertikální teplotní gradient není konstantní. Prochází změnami z řady důvodů, a proto se velmi často od výše uvedeného odchyluje průměrná velikost. Gradient je odlišný v zimě a v létě, v noci a ve dne, na moři i na zemi. Tato variabilita je typická zejména pro spodní vrstvy tloušťka vzduchu do 1-2 km. Ale i ve vysokých nadmořských výškách dochází ke změnám vertikální gradient teploty se vyskytují na denní bázi.
Navíc i v troposféře teplota často s výškou spíše roste než klesá. V těchto případech se při stoupání letadlem můžete dostat do vrstvy vzduchu s vyšší teplotou než na povrchu země. V troposféře však teplota zpravidla klesá s výškou, protože spodní vrstvy vzduchu jsou ohřívány zemským povrchem. Čím větší je toto zahřívání, tím větší je vertikální teplotní gradient ve spodní troposféře. Vertikální teplotní gradienty na jihu jsou proto zvláště velké v létě při vytápění zemský povrch nejintenzivnější. V létě jsou často případy, kdy spodní vrstva vertikální teplotní gradient vzduchu přesahuje 1° na 100 m.
V zimě je pozorován opačný obrázek. Na souši vlivem ochlazování zemského povrchu a přilehlých vrstev vzduchu teplota stoupá s nadmořskou výškou. K tomu dochází v důsledku toho, že vzduchové hmoty umístěné ve vyšších vrstvách nestihnou vychladnout v takové míře jako na zemském povrchu. Vzniká tzv. teplotní inverze.
Nejhlubší inverze se vyskytují v zimě na Sibiři, zejména v Jakutsku, kde je v tuto roční dobu jasné a klidné počasí. Za těchto podmínek dochází k ochlazení vzduchu z podkladového povrchu dlouho. Proto je velmi často pozorována teplotní inverze až do výšky 2-3 km. Zima na Sibiři, Severní Kanada, u pobřeží Antarktidy při -50, -60° na povrchu země na horní hranici inverze dosahuje teplota pouze -30, -35°. Tedy teplotní rozdíl mezi spodní a horní hranice inverze mohou být 20-25°.
Vertikální teplotní gradient se během dne obvykle mění. V důsledku denního vytápění a nočního záření dochází u vertikálních teplotních gradientů v prvních 1,0–1,5 km nad zemským povrchem k denním výkyvům. Navíc během dne jsou v této vrstvě obvykle pozorovány velké hodnoty vertikálního gradientu, které se zvyšují až do odpoledních hodin; večer se teplotní gradienty postupně snižují a v noci často dochází k teplotní inverzi.
Teplotní gradient - část Vzdělávání, Poznámky k přednáškám Zpočátku termodynamika řešila poměrně omezený rozsah problémů Teplotní pole tělesa je charakterizováno řadou izotermických povrchů. P...
Rýže. 4.1. Tělesné izotermy
Podle umístění tělesných izoterm lze odhadnout intenzitu teplotních změn v různých směrech. Na Obr. 4.2 ukazuje izotermy, jejichž teploty se liší o Dt.
Rýže. 4.2. Směrem k definici teplotního gradientu
Jak je vidět z Obr. 4.2 se teplota v tělese mění pouze ve směrech protínajících izotermické povrchy, přičemž intenzita změny teploty v libovolném směru je charakterizována derivací ¶t/¶x, přičemž nejvyšší hodnotu ve směru kolmém na izotermický povrch.
Nárůst teploty ve směru normály k izotermickému povrchu je charakterizován teplotním gradientem.
Teplotní gradient je vektor orientovaný kolmo na izotermický povrch ve směru rostoucí teploty a číselně rovný derivaci teploty v tomto směru, tj.:
kde je jednotkový vektor kolmý k izotermickému povrchu a směřuje k rostoucí teplotě.
Konec práce -
Toto téma patří do sekce:
Poznámky k přednášce Zpočátku termodynamika řešila poměrně omezený rozsah problémů
Ovládnutí tepelné energie umožnilo lidstvu dosáhnout prvního... zpočátku termodynamika řešila poměrně omezený rozsah problémů souvisejících s čistě praktickými výpočty.
Pokud potřebujete doplňkový materiál na toto téma, nebo jste nenašli, co jste hledali, doporučujeme použít vyhledávání v naší databázi prací:
Co uděláme s přijatým materiálem:
Pokud byl pro vás tento materiál užitečný, můžete si jej uložit na svou stránku na sociálních sítích:
Tweet |
Všechna témata v této sekci:
Práce
Kvantitativní vyjádření základní práceδL in celkový pohled je definován jako součin průmětu Fs síly F a elementárního posunutí bodu působení síly (obr. 3.4).
Směsi plynů
Směs je systém těles, která spolu chemicky neinteragují. Struktura jednotlivých složek směsi se při procesech tvorby a stabilizace směsi nemění.
Jednou
Zákony ideálního plynu
Ideální plyn je plyn, který se řídí Clapeyronovou rovnicí při jakékoli hustotě a tlaku.
1. Boyleův zákon - Mariotte (1622). Pokud je teplota plynu konstantní, pak
Vyjádření zákona zachování energie
První zákon termodynamiky je matematickým vyjádřením zákona zachování a přeměny energie, jak je aplikován na tepelné procesy v jeho nejobecnější podobě. Objev zákona zachování a transformace První zákon termodynamiky jednoduchého tělesa
Jednoduché tělo
nazývat těleso, jehož stav je zcela určen dvěma nezávislými proměnnými (P, u; u, t; P, t).
Pro taková tělesa je termodynamická práce definována jako vratná práce
Mayerův zákon Pro ideální plyny platí tvrzení, že vnitřní energie U a entalpie h jsou funkcemi pouze jedné teploty (Jouleův zákon): U=u(t); h=u+P×u=u(t)+RT=h(t). (3,43) Princip existence entropie ideálního plynu Z rovnice prvního zákona termodynamiky pro ideální plyn vydělením pravé a levé strany absolutní teplota
T můžeme získat výraz pro entropii -
nová funkce
stav.
Práce v termodynamických procesech tepelné motory a chladicí stroje. Tepelný stroj se obvykle nazývá nepřetržitě pracující systém, který vytváří přímky.
Carnotův cyklus
V roce 1824 francouzský inženýr Carnot, který studoval účinnost tepelných motorů, navrhl reverzibilní cyklus sestávající ze 2 adiabatů a 2 izoterm a neustále prováděný mezi dvěma zdroji.
Druhý zákon termodynamiky
Pozorování přírodních jevů ukazuje, že všechny procesy jsou nevratné, např.: přímá výměna tepla mezi tělesy, procesy přímé přeměny práce na teplo vnějšími nebo vnitřními
Termodynamické oběhy spalovacích motorů
Termodynamické cykly spalovacích motorů jsou cykly, ve kterých procesy přívodu a odvodu tepla probíhají na izobarách a izochórách (P=idem, V=idem) a procesy komprese a expanze probíhají adiabaticky.
Cykly pístových spalovacích motorů
a) s dodávkou tepla při V=idem (Otto cyklus)
Cykly plynových turbín
a) cyklus s dodávkou tepla při V=idem (Humphreyův cyklus) (obr. 3.19); (3,64)
Směsi plynů
Úkol 1. Podle dat analýzy bylo stanoveno následující objemové složení zemní plyn: CH4=96 %; C2H6 = 3 %; C3H8 = 0,3 %; S4N
První zákon termodynamiky
Úkol 1. Při pohybu zemního plynu potrubím se jeho parametry mění z t1=50°C a P1=5,5 MPa na t2=20°C a P2=3,1 MPa. Průměrný
Procesy změny skupenství hmoty
Úloha 1. 1 kg metanu při stálá teplota t1=20°C a počáteční tlak P1=3,0 MPa, je stlačen na tlak P2=5,8 MPa. Určete konkrétního koně
Termodynamické cykly
Úkol 1. Určete parametry stavu (P, V, t) v extrémní body cyklus plynové turbíny nejjednodušší schéma, pracující s následujícími počátečními údaji: počáteční kompresní tlak P1=0,
Přenos tepla
4.1.1. Sdílení tepla, jeho předmět a způsob, formy přenosu tepla Věda zvaná přenos tepla studuje zákonitosti a formy distribuce tepla v prostoru. Na rozdíl od
Teplotní pole
Proces tepelné vodivosti, stejně jako jiné typy výměny tepla, může probíhat pouze za přítomnosti teplotního rozdílu, podle druhého zákona termodynamiky. Obecně je tento proces doprovázen
Tepelný tok. Fourierův zákon
Nutná podmínkašíření tepla je nerovnoměrnost rozložení teploty v uvažovaném médiu, tj. grad t ¹ 0. V roce 1807 učinil francouzský matematik Fourier prohlášení
Součinitel tepelné vodivosti
Součinitel tepelné vodivosti je fyzikální parametr látky charakterizující jeho schopnost vést teplo. Z rovnice (4.7) vyplývá, že součinitel tepelné vodivosti je číselně roven:
Podmínky jednoznačnosti pro procesy vedení tepla
Protože diferenciální rovnice tepelné vodivosti je odvozena na základě obecné zákony fyziky, pak charakterizuje jev tepelné vodivosti v nejobecnější podobě. Můžeme tedy říci, že výsledný
Teorie rozměrů
Teorie rozměrů se používá v případě, kdy neexistuje diferenciální rovnice popisující proces. V podmínkách nucené konvekce je hodnota součinitele prostupu tepla funkcí
Přenos tepla
č. Název veličiny Exponent Rozměry k
Teorie podobnosti
Při použití teorie podobnosti je nutné mít diferenciální rovnici, která popisuje zkoumaný proces. Provedením kriteriálního zpracování této rovnice se získá složení kritérií podobnosti. Vy
Některé případy přenosu tepla
Pro určité problémy lze rovnici (4.67) zjednodušit. U stacionárních procesů přenosu tepla kritérium Fo vypadne a pak Nu=¦(Re, Gr, Pr). (4.69) V případě, že jste
Výpočtové závislosti přestupu tepla konvekcí
Za specifickou formu návrhových rovnic se obvykle považuje mocninný zákon ve tvaru y = Axm×un×np. (4,73) Je nejprofičtější
Přenos tepla přirozenou konvekcí
Pro výpočet součinitele prostupu tepla za podmínek přirozené konvekce ve velkém objemu chladiva se obvykle používá kriteriální závislost tvaru Nu=C(Gr×Pr)n. (4,75
V potrubí a kanálech
Intenzita přenosu tepla v rovných hladkých trubkách závisí na režimu proudění, určeném hodnotou Re=ωd/ν. Pokud Re £ Recr, pak je režim proudění laminární. Při pohybu
Přenos tepla při příčném proudění kolem potrubí
Proces přenosu tepla při příčném proudění kolem potrubí má vlastnosti, které jsou určeny hydrodynamikou pohybu tekutiny v blízkosti povrchu potrubí.
K určení součinitele prostupu tepla
Typy sálavých toků
Množství energie emitované povrchem tělesa v celém rozsahu vlnových délek (od l=0 do l=¥) za jednotku času se nazývá integrální (celkový) tok záření Q (W). Izluch
Zákony tepelného záření
Zákony tepelného záření jsou získány ve vztahu k ideálnímu absolutně černému tělesu a podmínkám tepelné rovnováhy.
4.4.3.1. Planckův zákon rozvíjející kvantové theo Vlastnosti záření par a reálných plynů, mají schopnost vyzařovat a absorbovat zářivou energii, ale tato schopnost je pro různé plyny odlišná. Jedno- a dvouatomové plyny (kyslík, vodík, dusík atd.) pro
Optimalizace (regulace) procesu přenosu tepla
V technologii existují dva typy problémů spojených s regulací procesu přenosu tepla. Jeden typ problémů je spojen s nutností snížit množství předávaného tepla (tepelné ztráty), tzn.
Přenos tepla při proměnlivých teplotách
(výpočet výměníků tepla) Výměník tepla (HE) je zařízení určené k přenosu tepla z jednoho média do druhého. Obecné otázky dle přístupu CK
Teplotní gradient
Název parametru | Význam |
Téma článku: | Teplotní gradient |
Rubrika (tematická kategorie) | Matematika |
Teplotní pole
ZÁKLADNÍ ZÁKON TEPELNÉ VODIVOSTI
1. Jméno elementární metody přenos tepla.
2. Jaký je proces přenosu tepla?
4. Co je přenos tepla konvekcí?
5. Jak určit množství tepla při přenosu tepla pomocí Newtonova vzorce?
6. Popište proces vedení (vedení tepla).
7. Jaké faktory ovlivňují intenzitu procesů přenosu tepla?
Při různých teplotách v různých částech těla dochází k samovolnému procesu přenosu tepla z oblastí s vyšší teplotou do oblastí s teplotou nižší. Výskyt procesu je způsoben vlastností běžně nazývanou tepelná vodivost. K přenosu energie dochází v důsledku energetických interakcí mezi molekulami, atomy a elektrony. Proces tepelné vodivosti je spojen s rozložením teploty uvnitř těla a v tomto ohledu je nesmírně důležité stanovit pojmy teplotní pole a teplotní gradient.
Teplota charakterizuje tepelný stav těla, určuje stupeň jeho zahřátí. A pokud se v těle vyskytuje proces tepelné vodivosti, pak je teplota jeho různých částí odlišná. Sada teplotních hodnot pro všechny body těla uvnitř momentálněčas se obvykle nazývá teplotní pole. Rovnice teplotního pole má tvar:
t = f(x,y,z,t), (12,1)
kde t je tělesná teplota v bodě;
x, y, z - souřadnice bodu;
Pokud se teplota v čase mění, nazývá se takové teplotní pole obvykle nestacionární, odpovídá nestálému, nestacionárnímu procesu vedení tepla, a pokud se teplota v čase nemění, je teplotní pole stacionární a vedení tepla; proces je stacionární (ustálený).
Teplota musí být funkcí jedné, dvou nebo tří souřadnic. Podle toho se teplotní pole obvykle nazývá jedno-, dvou- nebo trojrozměrné. Jednorozměrné pole má nejjednodušší tvar rovnice t = f(x). Například při stacionárním procesu vedení tepla plochou stěnou.
Pro jakékoli teplotní pole existují v těle body se stejnou teplotou. Geometrické umístění bodů se stejnou teplotou tvoří izotermickou plochu. V jednom bodě prostoru by neměly být dva různé teploty, a proto se izotermické plochy nedotýkají ani neprotínají. Buď končí na hranicích tělesa, nebo tvoří uzavřený obrys (jako např. u válcového tělesa). Teplotní změny v tělese jsou pozorovány pouze ve směrech protínajících izotermické povrchy. V tomto případě je nejdramatičtější změna teploty pozorována ve směru kolmém k izotermickým povrchům. Limit poměru změny teploty (Dt) k minimální vzdálenost mezi těmito izotermami (Dn), za předpokladu, že tato vzdálenost směřuje k nule, se obvykle nazývá teplotní gradient.