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:

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)


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

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:

סילבה, דומיטיאנו קוראה מארקס דה. "חוק פורייה"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-fourier.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.

האצה: מה זה, סוגים, דוגמאות ותרגילים

האצה: מה זה, סוגים, דוגמאות ותרגילים

תְאוּצָה היא כמות פיזית וקטורית והיחידה שלה היא m / s². האצה מודדת את השינוי של מְהִירוּת ביחס לז...

read more

כף היד החלקה. כף היד החלקה

יש חלק בגופנו שאנחנו תמיד משתמשים בו, בין אם במצבים בעבודה או בביתנו: אנחנו מדברים על שלנו ידיים...

read more
ניתוח ממדי: מה זה, איך זה משתלב באויב, תרגילים

ניתוח ממדי: מה זה, איך זה משתלב באויב, תרגילים

ה ניתוח מימדי הוא כלי המאפשר חיזוי, בדיקה והתאמה של היחידות הפיזיקליות המשמשות לפתרון משוואות. בנ...

read more