قانون فوريير. نظرة عامة على قانون فورييه

عندما درسنا انتقال الحرارة بالتوصيل ، رأينا أن عملية نقل الحرارة هذه تحدث من خلال كل المواد من خلال تبادل الطاقة بين الجسيمات القريبة ، أي بين الجسيمات متاخم. تحدث آلية التوصيل عندما تقوم الجزيئات أو الذرات الموجودة في درجة حرارة أعلى بنقل جزء من الطاقة إلى الجزيئات أو الذرات القريبة ذات الطاقة المنخفضة. وبالتالي ، نقول أن الطاقة تنتقل من منطقة درجة الحرارة المرتفعة إلى منطقة درجة الحرارة المنخفضة. يهدف التوصيل الحراري إلى التوازن الحراري للمادة.

سنقوم الآن بتقديم القانون الذي يحكم التوصيل الحراري ، المعروف أيضًا باسم قانون فورييه. تم تسميته على اسم العالم الذي درس أولاً بالتفصيل انتقال الحرارة عن طريق التوصيل.

في الشكل أعلاه ، لدينا قضيب معدني متصل بوعائين ، أحدهما يحتوي على ماء مغلي والآخر يحتوي على خليط من الماء والثلج. من الشكل نرى أن الشريط معزول بشكل جانبي.

تمكن جوزيف فورييه ، من خلال التجارب ، من ملاحظة أن درجة الحرارة تختلف خطيًا في جميع أنحاء الشريط ، أي من طرف إلى آخر. لذلك ، تدفق الحرارة  عبر الشريط يتناسب مع مساحة القسم أ من الشريط وفرق درجة الحرارة ، ΔT = T.F - تأنا، بين الطرفين ؛ ويتناسب عكسياً مع طول العمود L. انظر الشكل أدناه:


تدفق الحرارة في قضيب معدني

يمكننا أن نحدد رياضيًا أن تدفق الحرارة ليس أكثر من حاصل الحرارة س تنتقل من وجه إلى آخر على مدى درجة حرارة. لذلك يتم تحديد تدفق الحرارة من خلال:

تحليليًا ، يمكن التعبير عن قانون فورييه ، أو قانون التوصيل الحراري ، على النحو التالي:

في المعادلة أعلاه ، ك هو ثابت يعتمد على المواد ويسمى توصيل حراري من المواد. قيمة هذا المعامل عالية بالنسبة للموصلات الحرارية الجيدة ؛ ومنخفضة بالنسبة للموصلات السيئة ، والمعروفة باسم العوازل الحرارية.


بقلم دوميتيانو ماركيز
تخرج في الفيزياء

ألبريشت وينزل أوسابيوس فون فالنشتاين

وُلد قائد نمساوي في حرب الثلاثين عامًا في هيرمانيس ، بوهيميا ، والذي دفعه طموحه إلى عقد صفقات سلا...

read more

رودولف ألبرت فون كوليكر

طبيب فيزيولوجي سويسري ولد في زيورخ ، أظهر الأصل الخلوي للحيوانات المنوية وكتب أول أطروحة عن علم ا...

read more

إعادة صياغة قانون المشجعين: حول القانون الجديد 12،299

قبل بضع سنوات ، كانت المشاهد التي بثتها الأخبار التلفزيونية ، والتي تظهر الواقع العنيف في الملاعب...

read more