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

Hogyan kell gondoskodni a tulipánokról

Hogyan kell gondoskodni a tulipánokról

Hoz tulipánok ajándék virágok színek, amelyek modernizálják és díszítik a környezetet. Annak elle...

read more
Ismered a világ legveszélyesebb halának 10 faját? nézd meg

Ismered a világ legveszélyesebb halának 10 faját? nézd meg

Több mint 30 000 különböző halfaj létezik, amelyek közül néhány veszélyes az emberre, ezért óvato...

read more

Szánjon félre családi időt: a közös étkezés előnyei!

annyival rohanás a miénkhez hasonló időkben az érzékelhető, hogy egyre kevésbé lehet összejönni a...

read more