กฎของฟูริเยร์ ภาพรวมของกฎฟูริเยร์

เมื่อเราศึกษาการถ่ายเทความร้อนโดยการนำ เราพบว่ากระบวนการถ่ายเทความร้อนนี้เกิดขึ้น ผ่านวัสดุทั้งหมดโดยการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างอนุภาคใกล้เคียงนั่นคือระหว่างอนุภาค ที่อยู่ติดกัน กลไกการนำเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลหรืออะตอมที่อยู่ที่อุณหภูมิสูงกว่าถ่ายโอนพลังงานบางส่วนไปยังโมเลกุลใกล้เคียงหรืออะตอมที่มีพลังงานต่ำกว่า ดังนั้นเราจึงกล่าวว่าพลังงานถูกถ่ายโอนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ การนำความร้อนมุ่งเป้าไปที่ความสมดุลทางความร้อนของวัสดุ

ตอนนี้เรากำลังจะนำเสนอกฎหมายที่ควบคุมการนำความร้อนหรือที่เรียกว่ากฎฟูริเยร์ ได้รับการตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษารายละเอียดการถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อนเป็นครั้งแรก

ในรูปด้านบน เรามีแท่งโลหะที่เชื่อมต่อกับภาชนะสองใบ ภาชนะหนึ่งบรรจุน้ำเดือด และอีกอันบรรจุน้ำและน้ำแข็ง จากรูปจะเห็นว่าแถบถูกแยกออกด้านข้าง

จากการทดลอง โจเซฟ ฟูริเยร์สามารถสังเกตได้ว่าอุณหภูมิแปรผันเป็นเส้นตรงทั่วทั้งแท่ง นั่นคือจากปลายข้างหนึ่งไปอีกปลาย ดังนั้นความร้อนจะไหล  ข้ามแถบเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ของส่วน A ของแถบและความแตกต่างของอุณหภูมิ ΔT = T - Tผม, ระหว่างปลายทั้งสอง; และแปรผกผันกับความยาว L ของแท่ง ดูรูปด้านล่าง:

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)


ฟลักซ์ความร้อนในแท่งโลหะ

เราสามารถกำหนดทางคณิตศาสตร์ได้ว่าฟลักซ์ความร้อนไม่มีอะไรมากไปกว่าความฉลาดทางความร้อน คิว ถ่ายทอดจากหน้าหนึ่งไปอีกหน้าหนึ่งในช่วงอุณหภูมิ ดังนั้นฟลักซ์ความร้อนจึงถูกกำหนดโดย:

ในเชิงวิเคราะห์ กฎฟูริเยร์หรือกฎหมายการนำความร้อน สามารถแสดงได้โดย:

ในสมการข้างต้น k เป็นค่าคงที่ที่ขึ้นกับวัสดุและเรียกว่า การนำความร้อน ของวัสดุ ค่าสัมประสิทธิ์นี้สูงสำหรับตัวนำความร้อนที่ดี และต่ำสำหรับตัวนำที่ไม่ดี เรียกว่าฉนวนความร้อน


โดย Domitiano Marques
จบฟิสิกส์

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

ซิลวา, Domitiano Correa Marques da. "กฎของฟูริเยร์"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-fourier.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.

เครื่องคาร์โนต์ เครื่อง Carnot ทำงานอย่างไร?

เครื่องคาร์โนต์ เครื่อง Carnot ทำงานอย่างไร?

จนถึงปี พ.ศ. 2367 เชื่อกันว่าเครื่องทำความร้อนที่สร้างขึ้นสามารถทำงานได้หรือไม่? สมบูรณ์แบบ กล่า...

read more
กระจกแบน: มันคืออะไร, คุณสมบัติ, แบบฝึกหัด

กระจกแบน: มันคืออะไร, คุณสมบัติ, แบบฝึกหัด

กระจกแบน เป็นพื้นผิวที่สะท้อนแสงอย่างสม่ำเสมอ เมื่อแหล่งกำเนิดแสงบางส่วนส่องสว่าง ก็สามารถสังเกตก...

read more
Wheatstone Bridge: มันคืออะไรคุณสมบัติและการออกกำลังกาย

Wheatstone Bridge: มันคืออะไรคุณสมบัติและการออกกำลังกาย

สะพานในวีทสโตน เป็นชนิดของ วงจรไฟฟ้า ซึ่งสามารถนำไปใช้วัดได้อย่างแม่นยำ ความต้านทานไฟฟ้า หนึ่ง ตั...

read more