Законът на Фурие. Преглед на закона на Фурие

Когато изследвахме топлопредаването чрез проводимост, видяхме, че този процес на пренос на топлина се случва през целия материал чрез обмена на енергия между близките частици, тоест между частиците съседен. Механизмът на проводимост възниква, когато молекулите или атомите, които са с по-висока температура, прехвърлят част от енергията към близките молекули или атоми, които са с по-ниска енергия. По този начин казваме, че енергията се прехвърля от областта с висока температура към областта с ниска температура. Топлопроводимостта има за цел топлинния баланс на материала.

Сега ще представим закона, който урежда топлопроводимостта, известен също като закона на Фурие. Той е кръстен на учения, който за пръв път изучава подробно предаването на топлина чрез проводимост.

На фигурата по-горе имаме метална пръчка, свързана с два контейнера, единият съдържащ вряща вода, а другият съдържащ смес от вода и лед. От фигурата виждаме, че лентата е странично изолирана.

Джоузеф Фурие, чрез експерименти, успява да забележи, че температурата варира линейно в целия бар, тоест от единия до другия край. Следователно топлинният поток

 през лентата е пропорционална на площта на участък А на лентата и температурната разлика, ΔT = T_е - T_i, между двата края; и обратно пропорционални на дължината, L, на лентата. Вижте фигурата по-долу:

Не спирайте сега... Има още след рекламата;)

Можем математически да определим, че топлинният поток не е нищо повече от коефициента на топлина Въпрос: предавани от едно лице на друго в температурен диапазон. Така топлинният поток се определя от:

Аналитично законът на Фурие или законът за топлопроводимост може да бъде изразен като:

В уравнението по-горе, к е зависима от материала константа и се нарича топлопроводимост на материала. Стойността на този коефициент е висока за добри топлопроводи; и ниски за лоши проводници, известни като топлоизолатори.

От Домициано Маркис
Завършва физика

Искате ли да се позовавате на този текст в училище или академична работа? Виж:

SILVA, Domitiano Correa Marques da. „Закон на Фурие“; Бразилско училище. Наличен в: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-fourier.htm. Достъп на 27 юни 2021 г.