חוק פורייה. סקירה כללית של חוק פורייה

כשלמדנו את העברת החום על ידי הולכה ראינו שתהליך העברת חום זה מתרחש דרך כל החומר דרך חילופי אנרגיה בין חלקיקים סמוכים, כלומר בין חלקיקים סמוך. מנגנון ההולכה מתרחש כאשר מולקולות או אטומים הנמצאים בטמפרטורה גבוהה יותר מעבירים חלק מהאנרגיה למולקולות סמוכות או אטומים הנמצאים באנרגיה נמוכה יותר. לפיכך אנו אומרים כי אנרגיה מועברת מאזור הטמפרטורה הגבוהה לאזור הטמפרטורה הנמוכה. הולכה תרמית מכוונת לאיזון התרמי של החומר.

כעת אנו מציגים את החוק השולט בהולכה תרמית, המכונה גם חוק פורייה. זה נקרא על שם המדען שחקר לראשונה בפירוט את העברת החום על ידי הולכה.

באיור לעיל יש לנו מוט מתכת המחובר לשני מיכלים, האחד מכיל מים רותחים והשני מכיל תערובת של מים וקרח. מהאיור אנו רואים שהסרגל מבודד לרוחב.

ג'וזף פורייה, באמצעות ניסויים, הצליח להבחין כי הטמפרטורה משתנה באופן ליניארי בכל הבר, כלומר מקצה לקצה. לכן, זרימת החום  מעבר לסרגל עומד פרופורציונאלי לאזור קטע A של הסרגל ולהפרש הטמפרטורה, ΔT = Tf תאני, בין שני הקצוות; וביחס הפוך לאורך, L, של הבר. ראה איור למטה:


שטף חום במוט מתכת

אנו יכולים להגדיר בצורה מתמטית שטף החום אינו אלא מכמות החום ש מועבר מפנים אחד לשני בטווח טמפרטורות. אז שטף החום מוגדר על ידי:

מבחינה אנליטית, חוק פורייה, או חוק הולכה תרמית, יכולים לבוא לידי ביטוי כ:

במשוואה לעיל, k הוא קבוע תלוי-חומר ונקרא מוליכות תרמית של חומר. הערך של מקדם זה גבוה עבור מוליכי חום טובים; ונמוך למוליכים רעים, המכונים מבודדים תרמיים.


מאת דומיטיאנו מארקס
בוגר פיזיקה

מה זה ביוץ?

מה זה ביוץ?

ה בִּיוּץ הוא אירוע חשוב במעגל הרבייה הנשי, כפי שהוא כאשר גיימט נקבה משתחררת והנקבה יכולה אז להיכ...

read more

החשיבות של גירוי האהבה

היווצרות מבוגר אינטליגנטי, מאושר ומשולב היטב יכולה להיות קשורה לחיבה המתקבלת מלידה.מחוות ועמדות ק...

read more
סמלי גביע העולם 2014 וטריוויה

סמלי גביע העולם 2014 וטריוויה

לאירועי הספורט החשובים בעולם, כמו האולימפיאדה ואליפות העולם, יש סמלים ספציפיים לכל מהדורה. במקרה ...

read more