Zagadnienia teoretyczne:

Wymiana ciepła między dwoma ciałami o różnych temperaturach może przebiegać na jeden z trzech sposobów:

1. Promieniowanie (emisja różnej długości fal - ciało czerpie swą energię z zasobów cieplnych)

2. unoszenie (konwekcja - przenoszenie ciepła przez poruszające się masy)

3. przewodnictwo

Przewodnictwo cieplne polega na przekazywaniu energii kinetycznej chaotycznego ruchu cieplnego drobin. Jest jednym z tzw. zjawisk transportu obok lepkości i dyfuzji. Ilość ciepła
przepływająca prostopadle do powierzchni jest proporcjonalna do czasu
oraz do powierzchni A. Dla ustalonej różnicy temperatur

jest proporcjonalne do
, gdzie
jest grubością badanej próbki.

dla granicznej grubości dx, na której występuje różnica temperatur dT - jest to podstawowe prawo przewodnictwa cieplnego.
jest szybkością przepływu ciepła przez powierzchnię A, stosunek
nazywamy gradientem temperatury, k jest współczynnikiem proporcjonalności (przewodność cieplna). Substancja dobrze przewodząca ciepło ma duży współczynnik k, izolatory cieplne mają małe k. Mimo, iż k zależy od temperatury (rośnie wraz z temperaturą) w praktyce pomija się ową zależność (zmiany są minimalne) i uznaje się k jako stałe w obszarze substancji.

Rozróżniamy dwa rodzaje stanów termodynamicznych: stan ustalony - rozkład temperatury nie zmienia się w czasie oraz stan nieustalony - temperatura ulega ciągłym zmianom.

Prawo Joule'a jest szczególnym sposobem zapisu zasady zachowania energii - energia elektryczna zamieniona jest na energię cieplną (w oporniku).

(P - moc, I - natężenie, V - różnica potencjałów) równanie dla wszystkich przemian energii elektrycznej

(
) ;
- równania stosujące się tylko dla zmiany energii elektrycznej w oporniku na cieplną (prawo Joule'a).

---