В 1807 году французский ученый Фурье доказал экспериментально, что во всякой точке тела (вещества) в процессе теплопроводности присуща однозначная взаимосвязь между тепловым потоком и градиентом температуры:
,
где Q – тепловой поток, выражается в Вт;
grad(T) – градиент температурного поля (совокупности числовых значений температуры в разнообразных местах системы в выбранный момент времени), единицы измерения К/м;
S – площадь поверхности теплообмена, м2;
λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м К).
Градиент температуры получится характеризовать в виде векторной суммы составляющих по осям декартовых координат:
,
где i, j, k – ортогональные между собой единичные векторы, нацеленные по координатным осям.
Значит, данный закон устанавливает величину теплового потока при переносе тепла посредством теплопроводности.
Закон Фурье для поверхностной плотности теплового потока принимает вид:
.
Знак « минус» обозначает, что векторы теплового потока и градиента температуры разнонаправленные. Следует понимать, что теплота передается в направлении спада температуры.
И все же не лишним будет указать, что закон Фурье не принимает в расчет инерционность процесса теплопроводности, иначе говоря, в представленной модели колебание температуры в любой точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье некорректно применять для характеристики высокочастотных процессов таких как, к примеру, распространение ультразвука, ударной волны.
Электромагнитные колебания
