Когда мы изучили передачу тепла за счет теплопроводности, мы увидели, что этот процесс теплопередачи происходит через весь материал за счет обмена энергией между соседними частицами, то есть между частицами соседний. Механизм проводимости возникает, когда молекулы или атомы, имеющие более высокую температуру, передают часть энергии соседним молекулам или атомам, имеющим более низкую энергию. Таким образом, мы говорим, что энергия передается из области высоких температур в область низких температур. Теплопроводность направлена на тепловой баланс материала.
Теперь мы собираемся представить закон, регулирующий теплопроводность, также известный как закон Фурье. Он назван в честь ученого, который первым подробно изучил передачу тепла за счет теплопроводности.
На рисунке выше у нас есть металлический стержень, подключенный к двум контейнерам, один из которых содержит кипящую воду, а другой - смесь воды и льда. Из рисунка видно, что стержень изолирован с боков.
Джозефу Фурье путем экспериментов удалось заметить, что температура изменяется линейно по всей полосе, то есть от одного конца к другому. Следовательно, тепловой поток
поперек стержня пропорционален площади сечения A стержня и разности температур, ΔT = Tж - Тя, между двумя концами; и обратно пропорциональна длине L стержня. См. Рисунок ниже:
Мы можем математически определить, что тепловой поток - это не что иное, как тепловой коэффициент Q передается от лица к лицу в диапазоне температур. Таким образом, тепловой поток определяется:
Аналитически закон Фурье или закон теплопроводности можно выразить как:
В приведенном выше уравнении k - константа, зависящая от материала, и называется теплопроводность материала. Значение этого коэффициента высокое для хороших проводников тепла; и низкий - для плохих проводников, известных как теплоизоляторы.
Домициано Маркес
Закончил факультет физики