傅里叶定律,也称为傅里叶热传导定律,是 热传导的基础定律,描述了热量在物体中的传递规律。该定律表明,单位时间内通过给定截面的热量与垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积成正比,同时热量传递的方向与温度升高的方向相反。
傅里叶定律可以用以下数学公式表示:
q = -λ(∂t/∂x)
其中:
q 是热流密度,单位为 W/m²;
λ 是导热系数,单位为 W/(m·K);
∂t/∂x 是温度梯度,即温度变化率,单位为 K/m。
此外,傅里叶定律还可以表示为整体形式和差分形式,具体如下:
1. 整体形式:Φ = -λA(∂t/∂x)
2. 差分形式:q = -λ(Δt/Δx)
其中:
Φ 是导热量,单位为 W;
A 是传热面积,单位为 m²;
Δt 是温度变化量,单位为 K;
Δx 是传热路径长度,单位为 m。
傅里叶定律适用于均匀物体在两侧存在温度差时,热量以传导方式从高温区域向低温区域传递的情况。
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