Biotovo číslo je bezrozměrná skupina pojmenovaná po J. B. Biotovi, který v roce 1804 analyzoval interakci mezi vedením v pevném tělese a konvekcí na jeho povrchu. Číselná hodnota Biotova čísla (Bi) je kritérium, které přímo udává relativní význam kondukce a konvekce při určování průběhu teploty tělesa ohřívaného nebo ochlazovaného konvekcí na jeho povrchu. Bi by se mělo vždy na začátku vyčíslit, aby se identifikovaly problémy s přechodným vedením, které lze jednoduše řešit jako problémy s paušálními parametry, pro které je Bi < 0,1 a pro které je zřídka nutné řešit rovnici vedení, tj, konvekce je procesem řídícím rychlost.
K přisouzení fyzikálního významu Bi lze použít obrázek 1, který ukazuje mezní ustálené rozložení teplot ve dvou deskách, které se ochladily z počáteční rovnoměrné teploty T1 v důsledku působení chladicího proudu T2 podél jedné stěny.
Pro obě desky lze tepelnou bilanci na ochlazovaném povrchu sestrojit pomocí Fourierova zákona pro tok vedení v tělese na povrchu a Newtonova zákona ochlazování pro konvekční ztráty na povrchu:
Tuto tepelnou bilanci lze přeuspořádat tak, aby vznikl bezrozměrný Bi:
, z něhož je patrné, že Bi lze považovat za poměr odporů při přenosu tepla, které představují procesy vedení Rcond a konvekce Rconv.
Obrázek 1 je příkladem rozložení teploty v soustavě s nízkým Bi (např, ocelové desce (λ = 35 W/mK) o tloušťce 5 cm chladnoucí ve vzduchu, kde je vnitřní rozložení teploty v tělese relativně rovnoměrné, protože odpor proti toku tepla uvnitř tělesa je malý ve srovnání s odporem, který představují konvekční procesy na povrchu. Obecně platí, že u těles s jednoduchou geometrií, např. desek, válců, koulí, bude chyba vnesená předpokladem rovnoměrné teploty tělesa menší než 5 %, když je vnitřní odpor menší než 10 % vnějšího odporu, tj. když Bi < 0,1.
Obr. 1. Srovnání plně vyvinutých teplotních profilů ve dvou deskách chlazených stejnou kapalinou.
.