Закон теплопровідності Фур’є

 

Великий італієць Данте Аліг’єрі писав, що подібно до того, як не можна відокремити жар від вогню, не можна відокремити красу від Вічності. Природа теплоти також цікавила французького математика Жозефа Фур’є, добре відомого своїм законом теплопровідності в твердих тілах, згідно з яким потік тепла між двома точками в якомусь речовині пропорційний різниці температур між цими точками і обернено пропорційний відстані між ними.

Якщо покласти металеву ложку в чашку з гарячим какао, температура її ручки почне підніматися. Ця передача тепла викликана тим, що молекули металу на гарячому кінці завдяки випадковим зіткненням обмінюються кінетичної і колебательной енергією з молекулами сусідніх, більш холодних частин ложки. Потік енергії, який можна представити як «тепловий струм», пропорційний різниці температур на кінцях ложки (в точках А і В) і обернено пропорційний відстані між ними. Це означає, що потік тепла зросте вдвічі, якщо в два рази збільшити різницю температур або в два рази зменшити довжину ложки.

Якщо позначити через U коефіцієнт теплопровідності речовини, т. Е. Міру його здатності проводити тепло, то ми можемо включити цей параметр в закон Фур’є. Алмаз, вуглецеві на-нотрубкі, срібло, мідь, золото стоять (у порядку убування коефіцієнта теплопровідності) в ряді кращих провідників тепла. Висока теплопровідність алмазів іноді допомагає експертам відрізнити справжні діаманти від підроблених. Діаманти будь-якого розміру холодні на дотик з-за своєї високої теплопровідності.

Хоча Фур’є і вніс основний внесок в теорію тепло-перенесення, власне тепло відрегулювати у нього ніколи не виходило. Учений постійно мерз, навіть влітку, і тому завжди кутався в масу теплих одягів. Останні місяці життя він часто проводив час в спеціальному ящику, щоб ніщо не загрожувало його слабкому здоров’ю.

Посилання на основну публікацію