Prawo Fouriera. Przegląd prawa Fouriera

Kiedy badaliśmy przewodzenie ciepła przez przewodzenie, zauważyliśmy, że zachodzi ten proces wymiany ciepła przez cały materiał poprzez wymianę energii pomiędzy sąsiednimi cząstkami, czyli pomiędzy cząstkami sąsiadujący. Mechanizm przewodzenia występuje, gdy cząsteczki lub atomy o wyższej temperaturze przenoszą część energii na pobliskie cząsteczki lub atomy o niższej energii. Tak więc mówimy, że energia jest przenoszona z obszaru o wysokiej temperaturze do obszaru o niskiej temperaturze. Przewodzenie ciepła ma na celu równowagę cieplną materiału.

Przedstawimy teraz prawo rządzące przewodnictwem cieplnym, znane również jako prawo Fouriera. Jego nazwa pochodzi od naukowca, który jako pierwszy szczegółowo zbadał przekazywanie ciepła przez przewodzenie.

Na powyższym rysunku mamy metalowy pręt połączony z dwoma pojemnikami, z których jeden zawiera wrzącą wodę, a drugi mieszankę wody i lodu. Z rysunku widzimy, że pasek jest bocznie izolowany.

Joseph Fourier poprzez eksperymenty zdołał zaobserwować, że temperatura zmienia się liniowo w całym batonie, to znaczy od jednego końca do drugiego. Dlatego przepływ ciepła

 w poprzek pręta jest proporcjonalna do powierzchni sekcji A pręta i różnicy temperatur, ΔT = Tfa - Tja, między dwoma końcami; i odwrotnie proporcjonalna do długości L pręta. Zobacz poniższy rysunek:


Strumień ciepła w metalowym pręcie

Możemy matematycznie zdefiniować, że strumień ciepła to nic innego jak iloraz ciepła heat Q przekazywane z jednej twarzy na drugą w zakresie temperatur. Zatem strumień ciepła jest określony przez:

Analitycznie prawo Fouriera, czyli prawo przewodnictwa cieplnego, można wyrazić jako:

W powyższym równaniu k jest stałą zależną od materiału i nazywa się przewodność cieplna materiału. Wartość tego współczynnika jest wysoka dla dobrych przewodników ciepła; i niski dla złych przewodników, znanych jako izolatory termiczne.


Autor: Domitiano Marques
Ukończył fizykę

Więcej niż dźwięk: słuchawki Google monitorują teraz stan serca

Więcej niż dźwięk: słuchawki Google monitorują teraz stan serca

A Google, powiązana z Alphabet, zaprezentowała niedawno innowacyjną technologię, która może monit...

read more
5 deserów, które wszyscy uwielbiają i które można szybko zrobić

5 deserów, które wszyscy uwielbiają i które można szybko zrobić

PrzychodySprawdź już teraz, jak możesz przygotować proste przepisy, aby zachwycać domowymi desera...

read more

W USA pasażerka została wyrzucona z samolotu za uspokojenie swojego zwierzaka podczas podróży; zrozumieć sprawę

Pasażerka lotu Southwest Airlines przeżyła nieprzyjemne przeżycie, gdy została wyrzucona z samolo...

read more