§ 5. ВЕКТОР ПОТОКА ТЕПЛА
Получим формулу для потока тепла
. Рассмотрим тетраэдр (см. рис. 6), три грани которого параллельны координатным плоскостям. Введем те же обозначения, что и при выводе формулы Коши:
— площади граней, перпендикулярных осям координат;
— площадь грани с нормалью
; h — высота тетраэдра, опущенная на грань S. Объем тетраэдра будет равен
. Запишем для этого тетраэдра закон сохранения энергии (4.5), применив к интегралам теорему о среднем:
Здесь
. Сократив все члены равенства (5.1) на S и устремив h к нулю, получим
Из физических соображений ясно, что
, где
описывает поток энергии внутрь,
поток через площадку с нормалью
описывает поток изнутри. Вводя величины
получаем
Из формулы (5.3) следует, что совокупность
образует вектор. В этом легко убедиться, если записать (5.3), выбирая последовательно в качестве
орты новой системы координат х, у, z. Полученные формулы связи
представляют собой известные формулы преобразования компонент вектора при переходе от одной системы координат к другой. Вектор
называют вектором потока тепла. Величина
есть проекция этого вектора на
.