§ 4. ЖИДКОСТЬ, ПОДЧИНЯЮЩАЯСЯ ЗАКОНУ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ФУРЬЕ
Для широкого класса изотропных сред справедлив закон теплопроводности Фурье: количество тепла
прошедшее внутрь за время
через площадку
с нормалью
, пропорционально
и производной от температуры по нормали:
. Для потока тепла
введенного ранее, закон Фурье дает
При выводе уравнения энергии было показано, что
- проекция на нормаль вектора потока тепла t, т. е.
. Производная
. Таким образом, (4.1) равносильно соотношению
Равенства (4.1), (4.2) — запись закона теплопроводности Фурье.
Коэффициент k — коэффициент теплопроводности. Величина k различна для разных жидкостей и зависит в основном от температуры. Обычно вводят число
, называемое числом Прандтля, и коэффициент теплопроводности k выражают через
. В некоторых случаях число
оказывается постоянным. Для многоатомных газов вычисление k связано со сложными расчетами и экспериментами. Для капельных жидкостей в узких интервалах температур пользуются линейной зависимостью
Замечания. 1. В смесях газов гам, где существенна диффузия, вектор потока тепла t начинает зависеть не только от градиента температуры, но и от градиента концентрации.
2. В неизотропных средах вместо скалярного коэффициента теплопроводности k приходится вводить тензор теплопроводности К.