Pētot siltuma pārnesi ar vadīšanu, mēs redzējām, ka šis siltuma pārneses process notiek caur visu materiālu, izmantojot enerģijas apmaiņu starp tuvējām daļiņām, tas ir, starp daļiņām blakus. Vadīšanas mehānisms rodas, kad molekulas vai atomi, kas atrodas augstākā temperatūrā, pārnes daļu enerģijas uz tuvējām molekulām vai atomiem, kuru enerģija ir zemāka. Tādējādi mēs sakām, ka enerģija tiek pārnesta no augstas temperatūras reģiona uz zemas temperatūras reģionu. Siltumvadītspējas mērķis ir materiāla siltuma līdzsvars.
Tagad mēs iepazīstināsim ar likumu, kas regulē siltuma vadīšanu, kas pazīstams arī kā Furjē likums. Tas ir nosaukts pēc zinātnieka, kurš vispirms sīki izpētīja siltuma pārnesi ar vadīšanu.
Iepriekš redzamajā attēlā mums ir metāla stienis, kas savienots ar diviem traukiem, no kuriem viens satur verdošu ūdeni, bet otrs satur ūdens un ledus maisījumu. No attēla mēs redzam, ka josla ir sāniski izolēta.
Džozefam Furjē ar eksperimentu palīdzību izdevās novērot, ka temperatūra visā joslā mainās lineāri, tas ir, no viena gala līdz otram. Tāpēc siltuma plūsma
visā joslā ir proporcionāls stieņa A daļas laukumam un temperatūras starpībai, ΔT = Tf - T.i, starp abiem galiem; un apgriezti proporcionāls stieņa garumam L. Skatīt attēlu zemāk:
Mēs matemātiski varam definēt, ka siltuma plūsma nav nekas cits kā siltuma koeficients J temperatūras diapazonā no vienas sejas uz otru. Tātad siltuma plūsmu nosaka:
Analītiski Furjē likumu jeb siltuma vadīšanas likumu var izteikt kā:
Iepriekš norādītajā vienādojumā k ir no materiāla atkarīga konstante un tiek saukta siltumvadītspēja materiāla. Labiem siltuma vadītājiem šī koeficienta vērtība ir augsta; un zems sliktiem vadītājiem, kas pazīstami kā siltumizolatori.
Autors Domitiano Markess
Absolvējis fiziku