Закон Фур,є

Досвід показує, що передача теплоти теплопровідністю відбувається по нормалі до ізотермічної поверхні від осередків з вищою температурою до районів з пониженою температурою. Кількість теплоти, що проходить через одиницю ізотермічної поверхні за одиницю часу називається питомим тепловим потоком і позначається латинською буквою q . Кількість теплоти, що проходить шляхом теплопровідності через всю ізотермічну поверхню F, називається тепловим потоком. Позначається латинською буквою Q, Вт. Як тепловий потік, так і питомий тепловий потік є векторами, позитивний напрямок яких спрямований у сторону зниження температури.

Таким чином, градієнт температури має позитивний напрямок в сторону підвищення температури, а тепловий потік – в сторону її зниження.

Основний закон теплопровідності (закон Фур ^,є) говорить: кількість теплоти, що проходить через ізотермічну поверхню F, за час при градієнті температури grad t становить

, Дж (1.10)

де - коефіцієнт теплопровідності;

F – площа, м²;

- час,с;

grad t – градієнт температури, К/м.

Для встановлення фізичного смислу коефіцієнта теплопровідності розглянемо одномірне температурне поле

Дж. (1.11)

Із цього виразу видно

, (1.12)

при отриманій розмірності має смисл кількості теплоти, яка проходить за час 1с через шар товщиною 1м при різниці температури в цьому шарі 1К.

Згідно із законом Фур^,е питомий тепловий потік визначається як

(1.13)

Тобто питомий тепловий потік прямо пропорційний градієнту температури.

Звідси також витікає, що коефіцієнт теплопровідності по абсолютній величині е питомий тепловий потік при одиничному температурному градієнті. Одиничний температурний градієнт фактично зазначає падіння температури на відстані 1м. Знак мінус у законі Фур^,є ставиться у зв^,язку з різнонаправленністю векторів градієнта температури та теплового потоку.

Коефіцієнт теплопровідності є скалярною величиною і є теплофізичною величиною для кожної речовини. Зокрема маємо такий розбіг цього коефіцієнта для різних матеріалів Вт/мК:

гази = 0,006-0,58;

рідини 0,093-0,70;

будівельні та теплоізоляційні матеріали 0,023-2,91;

метали 2,3-419.

Найбільше значення має для металів:

срібло – 419;

червона мідь – 395;

золото – 302;

алюміній – 209.

Значення коефіцієнта теплопровідності наводяться у довідковій літературі з теплофізики.

Взагалі коефіцієнт у деяких речовин може бути анізотропним та залежати від температури.

Дата добавления: 2014-01-04