Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Опишите эволюцию представлений о теплоте. Раскройте смысл закона распространения теплоты Фурье

Материалы по биологии и химии / Пространство в классической механике. Закон распространения теплоты Фурье / Опишите эволюцию представлений о теплоте. Раскройте смысл закона распространения теплоты Фурье

Страница 1

Ответ:

В XVIII в. теплота представлялась в виде некоторой жидкости, общее количество которой остается в течение различных физических процессов неизменным. Для объяснения целого ряда явлений, и в особенности явления распространения тепла в материальных телах, эта гипотеза оказывалась вполне удовлетворительной. Изящная и классическая теория распространения тепла в пространстве, созданная Фурье, исходит из соотношения, которое выражает "закон сохранения теплоты". Но многочисленные явления, в которых теплота возникает в результате трения, с большим трудом объяснялись в рамках этой гипотезы, и мало-помалу физики от нее отказались и стали рассматривать теплоту не как некую вечную субстанцию, а просто как одну из форм энергии. Действительно, во всех происходящих вокруг нас чисто механических явлениях энергия сохраняется всегда, за исключением тех случаев, когда в результате трения происходит выделение тепла. Если рассматривать теплоту как одну из форм энергии, то можно выдвинуть некий общий принцип сохранения энергии.

Теорией теплоты во Франции тогда занимались многие ученые. Значимые результаты получили и Лавуазье, и Лаплас, и Био, и Пуассон. Фурье начал формулировать задачи теплообмена вначале для двух тел, затем для нескольких, а потом, довольно решительно перешел к континуальной модели процесса теплопередачи.

Развиваемый им подход лежал вне рамок основных методов того времени, использовавшихся в рациональной и звездной механике. Он не следовал из общих вариационных принципов. Гипотеза о пропорциональности потока тепла или потока температуры разности температур (в предельном случае градиенту температуры) была настолько революционной, что продолжительное время никак не принималась современниками (здесь - плотность, - теплоемкость, - коэффициент теплопроводности, - коэффициент температуропроводности).

Фурье первым осознал различие процессов, протекающих в толще сплошной среде и на ее поверхности. Он сформулировал для них различные уравнения, дополненные начальными условиями в явном виде, и обосновал выбор систем координат учитывавших физические и геометрические симметрии задачи. Решения задач в такой постановке приводятся к форме, допускающей прямое сравнение с экспериментом.

"Эффект распространения теплоты, - говорит Фурье, - зависит для всякого твердого тела от трех основных причин:

) от теплоемкости,

) от внутренней теплопроводности и 3) от внешней теплопроводности. Эти три основные свойства являются в формулах для каждого данного тела постоянными величинами. Если они определены, то все вопросы, касающиеся движения теплоты, разрешаются уже аналитически, путем вычислений

Для анализа полученных уравнений в частных производных Фурье развил метод разделения переменных и предложил новый способ отыскания их решений, основанный на разложении непрерывных и разрывных функций в ряды и интегралы Фурье (позднее он предложил и обратный переход в конфигурационное пространство). Успешность такого подхода стимулировала развитие и многих других видов интегральных представлений.

Закон теплопроводности, установленный Фурье:

поток теплоты пропорционален градиенту температуры.

Этот закон оказался применимым к веществам в твердом, жидком и газообразном состояниях; кроме того, он не зависел от химического состава тела. Для каждого вещества характерен только коэффициент пропорциональности между плотностью теплового потока и градиентом температуры.

Когда теплота (тогда считали - "теплород")"течет" по закону Фурье от области с более высокой температурой к области с более низкой (и никогда наоборот), возникает выделенное направление времени.