Fourier-törvény. Fourier törvényének áttekintése

Amikor megvizsgáltuk a hőátadást vezetéssel, láttuk, hogy ez a hőátadási folyamat bekövetkezik az összes anyagon keresztül a közeli részecskék, vagyis a részecskék közötti energiacserén keresztül szomszédos. A vezetési mechanizmus akkor következik be, amikor a magasabb hőmérsékletű molekulák vagy atomok az energia egy részét átadják a közeli, alacsonyabb energiájú molekuláknak vagy atomoknak. Így azt mondjuk, hogy az energia a magas hőmérsékletű régióból az alacsony hőmérsékletű régióba kerül. A hővezetés az anyag hőegyensúlyára irányul.

Most bemutatjuk a hővezetést szabályozó törvényt, más néven Fourier-törvényt. Nevét arról a tudósról kapta, aki először részletesen tanulmányozta a hő átadását vezetőképesség útján.

A fenti ábrán van egy fémrúd, amely két tartályhoz van csatlakoztatva, az egyik forrásban lévő vizet, a másik a víz és a jég keverékét tartalmazza. Az ábrán láthatjuk, hogy a rúd oldalirányban elszigetelt.

Joseph Fourier kísérletekkel sikerült megfigyelni, hogy a hőmérséklet lineárisan változik az egész oszlopban, vagyis egyik végétől a másikig. Ezért a hőáram

 a rúd keresztmetszete arányos a rúd A szakaszának területével és a hőmérséklet-különbséggel, ΔT = Tf - Tén, a két vég között; és fordítottan arányos a rúd hosszával (L). Lásd az alábbi ábrát:


Hőáram egy fémrúdban

Matematikailag meghatározhatjuk, hogy a hőáram nem más, mint a hő hányadosa Q hőmérséklettartományban egyik oldalról a másikra továbbítva. Tehát a hőáramot a következők határozzák meg:

Analitikai szempontból a Fourier-törvény vagy a hővezetési törvény a következőképpen fejezhető ki:

A fenti egyenletben k anyagfüggő állandó és hívják hővezető anyagból. Ennek az együtthatónak az értéke jó hővezetők esetén magas; és alacsony a rossz vezetők esetében, amelyek hőszigetelőként ismertek.


Írta: Domitiano Marques
Fizikából végzett

Rio Grande do Norte gazdasága

Rio Grande do Norte gazdasága

Rio Grande do Norte az északkeleti régióban található. Területi kiterjedése 52 810 699 négyzetkil...

read more
Az energiamódszerek

Az energiamódszerek

Energiát nem lehet létrehozni vagy elpusztítani, csak egyik formából a másikba lehet átalakítani ...

read more

Galvanométer. A galvanométer működési elvének ismerete

Amikor egy pont alakú elektromos töltés bizonyos sebességgel elindul olyan területen, ahol mágne...

read more