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

עמדות יחסיות בין נקודה למעגל

עמדות יחסיות בין נקודה למעגל

מחשבה אלמנטרית על מיקום נקודה ביחס למעגל היא שנקודה זו יכולה לתפוס שלוש עמדות שונות. אך כיצד באמ...

read more

הורמונים של מערכת המין הגברית. הורמונים גבריים

אתה הורמונים הם חומרים המיוצרים ומשוחררים על ידי בלוטות מסוימות המשפיעות על פעילותם של איברים שונ...

read more
סאו טומה ופרינסיפה. הכרת סאו טומה ופרינסיפה

סאו טומה ופרינסיפה. הכרת סאו טומה ופרינסיפה

מדינה אפריקאית, סאו טומה ופרינסיפה אין גבולות יבשתיים והיא ממוקמת במפרץ גינאה, באוקיאנוס האטלנטי,...

read more