傅里叶定律是什么?

芒草2023-02-11  464

傅立叶定律是法国著名科学家傅立叶在1822年提出的一条热力学定律。该定律指在导热过程中,单位时间内通过给定截面的导热量,正比于垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积,而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。

近代的观点把这种能量传输归因于原子运动导致的晶格波造成的。在非导体中,能量传输只依靠晶格波进行;在导体中(比如 银、铁),除了晶格波还有自由电子的平移运动。用来衡量不同物体导热能力的物理量就是热导率。

傅立叶定律的意义:

傅立叶定律是基于傅立叶定律以及忽略惯性力的热子气守恒方程,求得热子气粘性力的表达式。与此同时,从式可以看到傅立叶导热定律是反映了热子气压力与粘性力的平衡,是热子气动量方程在忽略惯性力条件下的一种近似。

傅立叶导热定律本质上是忽略惯性力条件下的热子气的压力梯度与粘性力的平衡方程;当惯性力可以忽略时,热子气的动量守恒方程退化为傅立叶导热定律。在极低温或极高热流密度时傅立叶导热定律不再适用。

傅里叶公式:sin^2(α)+cos^2(α)=1。

法国数学家傅里叶发现,任何周期函数都可以用正弦函数和余弦函数构成的无穷级数来表示(选择正弦函数与余弦函数作为基函数是因为它们是正交的),后世称傅里叶级数为一种特殊的三角级数,根据欧拉公式,三角函数又能化成指数形式,也称傅立叶级数为一种指数级数。

三角函数是基本初等函数之一,是以角度(数学上最常用弧度制,下同)为自变量,角度对应任意角终边与单位圆交点坐标或其比值为因变量的函数。也可以等价地用与单位圆有关的各种线段的长度来定义。三角函数在研究三角形和圆等几何形状的性质时有重要作用,也是研究周期性现象的基础数学工具。在数学分析中,三角函数也被定义为无穷级数或特定微分方程的解,允许它们的取值扩展到任意实数值,甚至是复数值。


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