Hővezetés
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.
Hővezetés fogalma alatt hőáramlást értünk a szilárd vagy nyugalomban lévő (nem áramló) fluid (folyékony vagy légnemű) halmazállapotú rendszerekben, hőmérséklet-különbség hatására. Hőáramlás a termodinamika II. főtétele szerint önként mindig a nagyobb hőmérsékletű hely felől a kisebb hőmérsékletű hely felé történik. Az energia-megmaradás törvénye értelmében hő a hővezetés során sem tűnhet el vagy semmisülhet meg.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] A hővezetés transzportjelenség
Tapasztalatból ismerjük, hogy ha a rendszeren belül pl. a hőmérséklet pontról-pontra nem azonos, akkor önként olyan folyamat indul el, hogy a hőmérséklet kiegyenlítődjék. Hő áramlik a nagyobb hőmérsékletű helyről a kisebb felé. E transzportjelenség neve a hővezetés. Transzportjelenség fogalmán a rendszer valamely extenzív fizikai mennyiségnek, a tér egyik részéből egy másik részébe történő eljutását, szállítását értjük.
[szerkesztés] Áram, hajtóerő, fluxus
A hőtranszport (vezetés, szállítás) során tehát Q hőenergia (extenzív fizikai mennyiség, tömegtől függő) árama alakul ki a hőmérséklet (intenzív fizikai mennyiség), gradiensének, mint termodinamikai „hajtóerőnek” a hatására.
Hőáram fogalma alatt (JQ) valamely hővezető anyagban, adott keresztmetszeténél a hőmennyiség időegységre eső megváltozását értjük. Ha ezt az áramlás keresztmetszetére (A) – azaz keresztmetszetegységre – vonatkoztatjuk, a hőáramsűrűséget (jQ) kapjuk. A különféle áramsűrűségeknek gyakran használatos másik megnevezése a fluxus. Vagyis az áram és az áramsűrűség definíció szerint:
illetve 
[szerkesztés] Fourier-törvény
Két, párhuzamos, egymástól dx távolságra lévő, dT hőmérséklet-különbségű szilárd falfelület között kialakuló hőáramsűrűség nagyságát matematikailag elsőként Jean Baptiste Joseph Fourier fogalmazta meg 1822-ben hosszú vékony rúdra, melynél a jelenség egydimenziós:
Általános, térbeli test és térbeli hőmérsékleteloszlás esetében:
A kifejezésben λ az illető anyag hővezetési tényezője, W/m·K egységben.
Véges változás esetén, a kialakuló hőáramsűrűség egyenesen arányos a hőmérséklet-különbséggel és a szilárd test anyagi minőségére jellemző hővezetési tényezővel és fordítva arányos a távolsággal:
