傅里叶定律

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傅里叶定律是全国科学技术名词审定委员会审定、公布的科技术语。

随着社会制度的不断发展与进步，中国的汉字也在不断演化着，从最初的甲骨文^[1]渐渐发展到了小篆^[2]，后来文化进一步发展后，才出现了”汉字”这种说法。

名词解释

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。

热传导定律也称为傅里叶定律，表明单位时间内通过给定截面的热量，正比例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。我们可以用两种等效的形式来表述这个定律：整体形式以及差分形式。

牛顿的冷却定律是傅立叶定律的离散推广，而欧姆定律则是傅立叶定律的电学推广。

关键要点

傅立叶定律是热传导的基础。它并不是由热力学第一定律导出的数学表达式，而是基于实验结果的归纳总结，是一个经验公式。同时，傅立叶定律是定义材料的一个关键物性，热导率的一个表达式。

另外，如上所述，傅立叶定律是一个向量表达式。热流密度是垂直于等温面的，并且是沿着温度降低的方向。傅立叶定律适用于所有物质，不管它处于什么状态（固体、液体或者气体）。

作用意义

热质的运动和传递中的应用

物质具有的热能(粒子无规运动动能)是物质能量形式之一，它又对应着物质所具有的热质量，并且可看作为是热子气的质量。物体导热过程中的热量输运对应着热质量(热子气质量)的输运。与对流输运不同，热质的输运是属于分子输运或扩散输运。它可以用热子气的宏观速度(漂移速度)来描述。

描述物体的机械运动，我们需要有物体的质量、运动速度和加速度等物理量以及牛顿运动定律。与此类似，为了能够描述和研究热子气的宏观运动，需要建立热子气运动的速度和加速度等物理量。为了能确定热子气运动状态的变化与施加在热子气之上的非平衡作用力之间的关系，我们需要建立热质运动定律。

傅立叶导热定律的物理意义通常被理解为：温度梯度是驱动力，热流密度则是被驱动的热量流。在不可逆过程热力学中把前者称之为热力学力，后者称之为热力学流同。在有关输运现象的文献中常把傅立叶导热定律和牛顿粘性定律进行类比。牛顿粘性定律描述的是流体的本构关系，而傅立叶导热定律描述的则是流和温度梯度的关系。

我们基于傅立叶定律以及忽略惯性力的热子气守恒方程，求得了上述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。

研究发现：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。