Was ist das Fouriersche Gesetz?
What is Fourier's law?
Das Fouriersche Gesetz ist ein Grundprinzip der Thermodynamik und der Wärmeleitung, das beschreibt, wie sich Wärme durch ein leitendes Material ausbreitet. Dieses Gesetz wurde von Joseph Fourier, einem französischen Mathematiker und Physiker, im Jahr 1822 formuliert. Das Fouriersche Gesetz wird häufig zur Analyse des Wärmestroms und zur Vorhersage der zeitlichen Temperaturentwicklung in einer Struktur oder einem Objekt verwendet. Das Fouriersche Gesetz besagt Folgendes: Der Wärmestrom (Q) durch ein Material ist direkt proportional zur Querschnittsfläche (A), durch die sich die Wärme ausbreitet, zur Temperaturdifferenz zwischen zwei Seiten des Materials (ΔT) und zum Kehrwert des Abstands (d) zwischen diesen beiden Seiten:Q = -k * A * ΔT / wobei:- A die Querschnittsfläche ist, durch die sich die Wärme ausbreitet (in Quadratmeter, m²).- ΔT ist die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten des Materials (in Grad Celsius, °C oder in Kelvin, K).- d ist der Abstand zwischen den beiden Seiten des Materials, durch den die Wärmeleitung stattfindet (in Metern, m).- k ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials (in Watt pro Meter pro Kelvin, W/(m-K)).Das Fouriersche Gesetz liefert eine Gleichung, die beschreibt, wie sich Wärme durch ein leitendes Material wie einen Festkörper ausbreitet. Je größer der Temperaturunterschied zwischen den beiden Seiten des Materials ist, desto größer ist der Wärmefluss. Je höher die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist, desto leichter kann sich die Wärme durch das Material ausbreiten. Das Fouriersche Gesetz wird in einer Vielzahl von Situationen angewandt, von der thermischen Auslegung elektronischer Geräte über die Vorhersage der Beheizung oder Kühlung von Gebäuden bis hin zur Analyse der Wärmeausbreitung in industriellen Prozessen. Es bietet eine grundlegende Basis für das Verständnis und die Kontrolle der Wärmeleitung in einer Vielzahl von Kontexten.
Fourier's law is a fundamental principle in thermodynamics and heat conduction that describes how heat propagates through a conducting material. This law was formulated by Joseph Fourier, a French mathematician and physicist, in 1822. Fourier's law is often used to analyse heat flow and predict how temperature will change over time in a structure or object. Fourier's law states the following: The heat flow (Q) through a material is directly proportional to the cross-sectional area (A) through which the heat propagates, the temperature difference between two sides of the material (ΔT) and the inverse of the distance (d) between these two sides: Q = -k * A * ΔT / where: - A is the cross-sectional area through which the heat propagates (in square metres, m²). - ΔT is the temperature difference between the two sides of the material (in degrees Celsius, °C or in kelvins, K). - d is the distance between the two sides of the material through which heat conduction takes place (in metres, m). - k is the thermal conductivity of the material (in watts per metre per kelvin, W/(m-K)). Fourier's law provides an equation that describes how heat propagates through a conducting material, such as a solid. The greater the temperature difference between the two sides of the material, the greater the heat flow. At the same time, the higher the thermal conductivity of the material, the easier it is for heat to propagate through it. Fourier's law is applied in a wide range of situations, from the thermal design of electronic devices to predicting the heating or cooling of buildings, to analysing heat diffusion in industrial processes. It provides a fundamental basis for understanding and controlling heat conduction in a variety of contexts.