Ko smo preučevali prenos toplote s prevodnostjo, smo videli, da pride do tega procesa prenosa toplote skozi ves material z izmenjavo energije med bližnjimi delci, torej med delci sosednji. Prevodni mehanizem se pojavi, ko molekule ali atomi, ki so pri višji temperaturi, prenesejo del energije na bližnje molekule ali atome, ki so pri nižji energiji. Tako pravimo, da se energija prenaša iz območja z visoko temperaturo v območje z nizko temperaturo. Toplotna prevodnost je namenjena toplotnemu ravnovesju materiala.
Zdaj bomo predstavili zakon, ki ureja toplotno prevodnost, znan tudi kot Fourierjev zakon. Ime je dobil po znanstveniku, ki je najprej podrobno preučeval prenos toplote s prevodnostjo.
Na zgornji sliki imamo kovinsko palico, povezano z dvema posodama, ena vsebuje vrelo vodo, druga pa mešanico vode in ledu. Iz slike vidimo, da je prečka bočno izolirana.
Josephu Fourierju je s poskusi uspelo opaziti, da se temperatura linearno spreminja po celotni palici, to je od enega do drugega konca. Zato toplotni tok
čez drog je sorazmeren površini odseka A palice in temperaturni razliki, ΔT = Tf - Tjaz, med obema koncema; in obratno sorazmerna dolžini palice L. Glej spodnjo sliko:
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Matematično lahko določimo, da toplotni tok ni nič drugega kot toplotni količnik V prenašajo z enega obraza na drugega v temperaturnem območju. Torej je toplotni tok definiran z:
Analitično lahko Fourierjev zakon ali zakon o toplotni prevodnosti izrazimo kot:
V zgornji enačbi k je od materiala odvisna konstanta in se imenuje toplotna prevodnost materiala. Vrednost tega koeficienta je pri dobrih toplotnih vodnikih visoka; in nizka za slabe vodnike, znane kot toplotni izolatorji.
Avtor Domitiano Marques
Diplomiral iz fizike
Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Fourierjev zakon"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-fourier.htm. Dostop 27. junija 2021.
