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傅里叶热力学定律?

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傅里叶热力学定律,也称为傅里叶定律,是法国著名科学家傅立叶在1822年提出的一条热力学定律。该定律描述了在导热过程中,单位时间内通过给定截面的导热量与垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积之间的关系,以及热量传递的方向与温度升高的方向相反。

傅里叶定律的数学表达式如下:

$$

\frac{dQ}{d\tau} = - \lambda A \frac{dT}{d\delta}

$$

其中:

$\frac{dQ}{d\tau}$ 是单位时间内通过给定截面的导热量,

$\lambda$ 是比例系数,称为热导率或导热系数,单位是 $W·m^{-1}·K^{-1}$,

$A$ 是导热面积,

$\frac{dT}{d\delta}$ 是温度梯度,单位是 $K·m^{-1}$,其方向垂直于传热面,并以温度增加的方向为正。

由于热量传递方向与温度梯度相反,故在公式中加一个负号。

傅里叶定律适用于稳态传热过程,即在热量传递达到动态平衡后,物体的温度分布不再随时间变化。然而,对于某些极端环境下的强瞬态传热问题,例如在干热岩地热能开采过程中,由于温度场重新达到平衡的时间晚于热扰动施加的时间,傅里叶定律严格上是不成立的。

傅里叶定律是传热学中的一个基本定律,广泛应用于热传导的计算和热分析中。通过傅里叶定律,可以计算出热量在物体中的传递速率,从而进行热设计、热分析以及热力学系统的优化。