Heat Conduction   열 전도, 푸리에 열전도 법칙

1. 열 전도 (Heat Conduction)

  ㅇ 열전달(Heat Transfer)의 3가지 형태(대류,복사,전도) 중 하나

  ㅇ 진동 에너지 전파에 의한 에너지 전달 현상임
     - 연속적인 입자 충돌 및 직접적인 접촉에 의함


2. 열 전도의 특징

  ㅇ 온도 차이에 의존적임 
  ㅇ 매질 있음
  ㅇ 유체 흐름 보다는 입자 간의 연속적인 충돌 및 직접적인 접촉에 의해 에너지 전달 됨


3. 열 전도율 (Thermal Conductivity) 

  ㅇ 열이 얼마나 잘 흐를 수 있는가를 나타내는 특성치(k)로써, 아래의 법칙에 따름
     - 전기전도율(σ)과 유사함

  ㅇ `열전도의 기본 법칙` 또는 `푸리에 열전도 법칙`
     - 단위시간(t)에 전도되는 열량(Q)은 온도차와 접촉된 단면적(A)에 비례하고 거리(x)에 반비례 함

  ㅇ 표현식
     
     -  dQ/dt   : 열 유동흐름 비 / 열 유량밀도              [J/(㎡ s)] = [Watt/s]
     -  `-`     : 열 흐름 방향이 온도 감소 방향임을 나타냄 
     -  A       : 단면적                                    [㎡]
     -  k       : 열 전도율(도)                             [J/(m s K)]
        . 같은 온도차와 거리에서 열전달 정도를 비교한 것
     -  δT/δx : 온도 기울기 (열 흐름 구동력)              [K/m]
        . 공간 내 각 점 T(x)에서 온도 변화율 (열전달을 일으키는 정도)

  ㅇ 전류와의 유사성
     
     -  I  : 전류                                           [A]
     -  J : 전류밀도                                        [A/㎡]
     -  Q  : 전하량                                         [C]
     -  A  : 단면적                                         [㎡]
     -  σ : 전기전도율                                     [1/(Ω m)]
     -  δV/δx : 전위 기울기(전하 흐름 구동력) = E : 전계  [V/m]

  ㅇ 온도차,전위차의 기울기의 부호에 따른 전도되는 열량 및 전류의 방향

     


4. 금속은 좋은 열 전도체

  ㅇ 자유전자들이 열전도 매개 역할을 함   
     - 상온 이상 : 전자 가스에 의해 열 전도
     - 낮은 온도 : 격자 진동에 의해 열 전도