Legea lui Fourier. Privire de ansamblu asupra legii lui Fourier

Când am studiat transmisia căldurii prin conducție, am văzut că are loc acest proces de transfer de căldură prin tot materialul prin schimbul de energie între particulele din apropiere, adică între particule adiacent. Mecanismul de conducere apare atunci când moleculele sau atomii care se află la o temperatură mai mare transferă o parte a energiei către moleculele sau atomii din apropiere care se află la o energie mai mică. Astfel, spunem că energia este transferată din regiunea de temperatură ridicată în regiunea de temperatură scăzută. Conducerea termică vizează echilibrul termic al materialului.

Vom prezenta acum legea care guvernează conducerea termică, cunoscută și sub numele de legea lui Fourier. Acesta poartă numele omului de știință care a studiat mai întâi în detaliu transmiterea căldurii prin conducție.

În figura de mai sus avem o bară metalică conectată la două recipiente, unul conținând apă clocotită și celălalt conținând un amestec de apă și gheață. Din figură vedem că bara este izolată lateral.

Joseph Fourier, prin experimente, a reușit să observe că temperatura variază liniar de-a lungul barei, adică de la un capăt la altul. Prin urmare, fluxul de căldură  peste bară este proporțională cu aria secțiunii A a barei și diferența de temperatură, ΔT = Tf - Teu, între cele două capete; și invers proporțional cu lungimea, L, a barei. Vezi figura de mai jos:


Fluxul de căldură într-o bară de metal

Putem defini matematic că fluxul de căldură nu este altceva decât coeficientul de căldură Î transmis de la o față la alta într-un interval de temperatură. Deci fluxul de căldură este definit de:

Analitic, legea lui Fourier sau legea conducției termice poate fi exprimată ca:

În ecuația de mai sus, k este o constantă dependentă de material și se numește conductivitate termică de material. Valoarea acestui coeficient este mare pentru conductori de căldură buni; și scăzut pentru conductorii deficienți, cunoscuți ca izolatori termici.


De Domitiano Marques
Absolvent în fizică

Proiectul prezintă obiecte foarte curioase uitate în cărți; verifică

Proiectul prezintă obiecte foarte curioase uitate în cărți; verifică

Un proiect, dezvoltat de Sharon McKellar, s-a remarcat pentru că este oarecum diferit. a adunat e...

read more

Citire GRATUITĂ pe mobil în aplicația Skeelo; știu ce să fac!

Pentru cei care preferă lecturile prin telefonul mobil sau aprinde, știți că aplicația Skeelo est...

read more

Vinerea Neagră a Cărților realizată de Amazon a început deja, uită-te:

Inspirat de Vinerea Neagră despre care toată lumea o știe deja sau cel puțin a auzit, Amazon în a...

read more