Ketika kami mempelajari transmisi panas secara konduksi, kami melihat bahwa proses perpindahan panas ini terjadi melalui semua materi melalui pertukaran energi antara partikel terdekat, yaitu antar partikel berdekatan. Mekanisme konduksi terjadi ketika molekul atau atom yang bersuhu lebih tinggi mentransfer sebagian energi ke molekul atau atom terdekat yang berenergi lebih rendah. Jadi, kita katakan bahwa energi dipindahkan dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Konduksi termal bertujuan untuk keseimbangan termal material.
Kami sekarang akan menyajikan hukum yang mengatur konduksi termal, juga dikenal sebagai hukum Fourier. Hal ini dinamai ilmuwan yang pertama kali mempelajari secara rinci transmisi panas dengan konduksi.
Pada gambar di atas kita memiliki batang logam yang terhubung ke dua wadah, satu berisi air mendidih dan yang lainnya berisi campuran air dan es. Dari gambar kita melihat bahwa batang diisolasi secara lateral.
Joseph Fourier, melalui eksperimen, berhasil mengamati bahwa suhu bervariasi secara linier di seluruh batang, yaitu dari satu ujung ke ujung lainnya. Oleh karena itu, aliran panas
melintasi batang sebanding dengan luas bagian A batang dan perbedaan suhu, T = Tf - Tsaya, antara kedua ujungnya; dan berbanding terbalik dengan panjang, L, dari batang. Lihat gambar di bawah ini:
Kita dapat secara matematis mendefinisikan bahwa fluks panas tidak lebih dari hasil bagi panas Q ditransmisikan dari satu wajah ke wajah lain pada rentang suhu. Jadi fluks panas didefinisikan oleh:
Secara analitis, hukum Fourier, atau hukum konduksi termal, dapat dinyatakan sebagai:
Dalam persamaan di atas, k adalah konstanta yang bergantung pada material dan disebut konduktivitas termal dari bahan. Nilai koefisien ini tinggi untuk konduktor panas yang baik; dan rendah untuk konduktor buruk, yang dikenal sebagai isolator termal.
Oleh Domitiano Marques
Lulus Fisika