Keď sme študovali prenos tepla vedením, videli sme, že k tomuto procesu prenosu tepla dochádza cez všetok materiál prostredníctvom výmeny energie medzi blízkymi časticami, to znamená medzi časticami susedné. Mechanizmus vedenia nastáva, keď molekuly alebo atómy, ktoré sú pri vyššej teplote, prenášajú časť energie na blízke molekuly alebo atómy, ktoré majú nižšiu energiu. Hovoríme teda, že energia sa prenáša z oblasti s vysokou teplotou do oblasti s nízkou teplotou. Cieľom tepelného vedenia je tepelná rovnováha materiálu.
Teraz predstavíme zákon, ktorý upravuje vedenie tepla, známy tiež ako Fourierov zákon. Je pomenovaná po vedcovi, ktorý ako prvý podrobne študoval prenos tepla vedením.
Na obrázku vyššie máme kovovú tyč pripojenú k dvom nádobám, pričom jedna obsahuje vriacu vodu a druhá obsahuje zmes vody a ľadu. Z obrázku vidíme, že lišta je priečne izolovaná.
Josephovi Fourierovi sa pomocou experimentov podarilo pozorovať, že teplota sa lineárne líši v celom pruhu, to znamená od jedného konca k druhému. Preto tepelný tok
cez čiaru je úmerná ploche časti A tyče a teplotnému rozdielu, ΔT = Tf - Ti, medzi dvoma koncami; a nepriamo úmerné dĺžke tyče L. Pozri obrázok nižšie:
Matematicky môžeme definovať, že tepelný tok nie je nič iné ako tepelný kvocient Q prenášané z jednej tváre na druhú v teplotnom rozmedzí. Takže tepelný tok je definovaný:
Analyticky možno Fourierov zákon alebo zákon tepelného vedenia vyjadriť ako:
Vo vyššie uvedenej rovnici k je materiálovo závislá konštanta a nazýva sa tepelná vodivosť materiálu. Hodnota tohto koeficientu je vysoká pre dobré tepelné vodiče; a nízke pre zlé vodiče, známe ako tepelné izolátory.
Autor: Domitiano Marques
Vyštudoval fyziku
