Сегодня я думал о законе Фурье в теплопередаче и по какой-то причине просто не понимаю связи, которые он нам дает. Фурье говорит нам, что если скорость теплопередачи поддерживается постоянной, то большая теплопроводность обеспечивает меньший температурный градиент.
Я не понимаю физической причины этого или просто неправильно понимаю определение теплопроводности.
Я думал, что поскольку теплопроводность — это легкость передачи тепла через материал, то высокая теплопроводность будет означать, что тепло легко передается, поэтому одна сторона материала имеет более высокую температуру, чем другая, и создается большой температурный градиент. На самом деле все наоборот
Это аналог электрического сопротивления. Соединение с низким сопротивлением имеет небольшую разность напряжений, высокое сопротивление означает, что вы получаете большую разность потенциалов при том же токе.
Подумайте об этом так: посреди холодной зимы, когда вы хотите сохранить большой градиент между внешним миром и внутренней частью вашего дома, вы бы выбрали материал с высокой или низкой теплопроводностью для стен?
Тепловой поток определяется через градиент температуры и коэффициент теплопроводности так:
Если поддерживать поток постоянным, то для его обеспечения не нужен большой перепад температур, так как высокая проводимость снижает теплостойкость материала. Теплостойкость пропорциональна . Такая ситуация возможна, когда источник тепла заданной мощности охлаждается снаружи. Чем выше проводимость его изолятора, тем холоднее источник по отношению к внешней температуре.
Рассмотрим закон Фурье:
Таким образом, исходя из базового анализа размеров, предполагая, что мы знаем тепловой поток и расстояние, на котором возникает градиент, если теплопроводность велика, то разница температур должна быть небольшой.
Flux=-k*dT/dx. Теперь измените это на dT/dx=Flux/-k. Сделайте связь, что это равняется наклону распределения температуры. У нас есть Flux/-k = наклон линии. Из этого соотношения видно, что увеличение k уменьшает наклон линии. БОЛЬШОЙ НАКЛОН * маленький k похож на БОЛЬШОЙ K * маленький наклон... понял???
don_Gunner94