Když jsme studovali přenos tepla vedením, viděli jsme, že k tomuto procesu přenosu tepla dochází skrz veškerý materiál prostřednictvím výměny energie mezi blízkými částicemi, tj. mezi částicemi přilehlý. Mechanismus vedení nastává, když molekuly nebo atomy, které jsou při vyšší teplotě, přenášejí část energie na blízké molekuly nebo atomy, které mají nižší energii. Říkáme tedy, že energie se přenáší z oblasti s vysokou teplotou do oblasti s nízkou teplotou. Cílem tepelného vedení je tepelná rovnováha materiálu.
Nyní představíme zákon, který upravuje vedení tepla, známý také jako Fourierův zákon. Je pojmenována podle vědce, který nejprve podrobně studoval přenos tepla vedením.
Na obrázku výše máme kovovou tyč spojenou se dvěma nádobami, přičemž jedna obsahuje vařící vodu a druhá obsahuje směs vody a ledu. Z obrázku vidíme, že lišta je bočně izolovaná.
Joseph Fourier pomocí experimentů dokázal pozorovat, že teplota se mění lineárně v celém pruhu, tj. Od jednoho konce k druhému. Proto tepelný tok
přes lištu je úměrná ploše úseku A lišty a teplotnímu rozdílu, ΔT = TF - Timezi dvěma konci; a nepřímo úměrné délce tyče L. Viz obrázek níže:
Můžeme matematicky definovat, že tepelný tok není nic jiného než tepelný kvocient Q přenášeny z jedné tváře na druhou v teplotním rozsahu. Tepelný tok je tedy definován:
Analyticky lze Fourierův zákon nebo zákon tepelného vedení vyjádřit jako:
Ve výše uvedené rovnici k je konstanta závislá na materiálu a je volána tepelná vodivost materiálu. Hodnota tohoto koeficientu je vysoká pro dobré tepelné vodiče; a nízké pro špatné vodiče, známé jako tepelné izolátory.
Autor: Domitiano Marques
Vystudoval fyziku
