Kui uurisime soojusülekannet juhtivuse abil, nägime, et see soojusülekande protsess toimub läbi kogu materjali energia vahetuse kaudu läheduses olevate osakeste, see tähendab osakeste vahel külgnev. Juhtimismehhanism tekib siis, kui kõrgemal temperatuuril olevad molekulid või aatomid viivad osa energiast lähedalasuvatele madalama energiaga molekulidele või aatomitele. Seega ütleme, et energia kandub kõrge temperatuuriga piirkonnast madala temperatuuriga piirkonda. Soojusjuhtivuse eesmärk on materjali termiline tasakaal.
Nüüd tutvustame seadet, mis reguleerib soojusjuhtivust, tuntud ka kui Fourieri seadus. See on nime saanud teadlase järgi, kes uuris üksikasjalikult soojusülekannet juhtivuse abil.
Ülaltoodud joonisel on metallvarda ühendatud kahe anumaga, millest üks sisaldab keeva vett ja teine vee ja jää segu. Jooniselt näeme, et riba on külgsuunas isoleeritud.
Joseph Fourieril õnnestus katsete abil täheldada, et temperatuur varieerub kogu ribas lineaarselt, see tähendab ühest otsast teise. Seetõttu soojusvoog
kogu riba on proportsionaalne riba jaotise A pindala ja temperatuuride erinevusega, ΔT = Tf - Ti, kahe otsa vahel; ja pöördvõrdeline varda pikkusega L. Vaadake allolevat joonist:
Me võime matemaatiliselt määratleda, et soojusvoog pole midagi muud kui soojuse jagatis Q edastatakse temperatuurivahemikus ühelt näolt teisele. Soojusvoo määratleb:
Analüütiliselt võib Fourieri seadust ehk soojusjuhtivuse seadust väljendada järgmiselt:
Ülaltoodud võrrandis k on materjalist sõltuv konstant ja seda nimetatakse soojusjuhtivus materjalist. Selle koefitsiendi väärtus on heade soojusjuhtide jaoks kõrge; ja madal halbade juhtide jaoks, mida nimetatakse soojusisolaatoriteks.
Autor Domitiano Marques
Lõpetanud füüsika
