Khi các phần khác nhau trong một chất ở nhiệt độ khác nhau thì sẽ có hiện tượng truyền nhiệt từ nơi ở nhiệt cao tới nơi có nhiệt độ thấp hơn. Nhiệt được truyền theo ba cách khác nhau: khuếch tán nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt. Khuếch tán nhiệt là sự truyền nhiệt do chuyển động nhiệt của các phân tử vật chất. Khi chuyển động các phân tử va chạm lẫn nhau, năng lượng từ các phân tử chuyển động nhanh ở vùng nóng hơn được chuyển bớt cho các phân tử chuyển động chậm. | Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software http For evaluation only. 1 Hiện tượng khuếch tán nhiệt HIỆN TƯỢNG KHUẾCH TÁN NHIỆT Biên soạn Lê Quang Nguyên Khi các phần khác nhau trong một chất ở nhiệt độ khác nhau thì sẽ có hiện tượng truyền nhiệt từ nơi ở nhiệt cao tới nơi có nhiệt độ thấp hơn. Nhiệt được truyền theo ba cách khác nhau khuếch tán nhiệt đối lưu và bức xạ nhiệt. Khuếch tán nhiệt là sự truyền nhiệt do chuyển động nhiệt của các phân tử vật chất. Khi chuyển động các phân tử va chạm lẫn nhau năng lượng từ các phân tử chuyển động nhanh ở vùng nóng hơn được chuyển bớt cho các phân tử chuyển động chậm ở vùng lạnh hơn tạo nên sự truyền nhiệt. Đó là cơ chế truyền nhiệt chính trong chất rắn. Trong chất khí và chất lỏng thì nhiệt chủ yếu được truyền do các luồng khí hay dòng chảy còn gọi là đối lưu. Cuối cùng các vật cũng có thể được sưởi ấm do sóng điện từ phát ra từ một nguồn nóng gọi là bức xạ nhiệt. Khác với hai cơ chế trên bức xạ nhiệt có thể truyền qua chân không chứ không đòi hỏi một môi trường truyền nhiệt nào cả. Trong bài này này chúng ta chỉ xét riêng hiện tượng khuếch tán nhiệt mặc dù trên thực tế ít khi quan sát được khuếch tán nhiệt riêng lẻ vì nó thường đi kèm với hiện tượng đối lưu. 1. ĐỊNH LUẬT FOURIER MẬT ĐỘ DÒNG NHIỆT VÀ THÔNG LƯỢNG NHIỆT Vectơ mật độ dòng nhiệt j có chiều hướng theo chiều truyền nhiệt và có độ lớn bằng lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với dòng nhiệt trong một đơn vị thời gian. Do đó lượng nhiệt truyền qua một hình phẳng diện tích S vuông góc với dòng nhiệt trong một đơn vị thời gian hay thông lượng nhiệt qua S sẽ là o jS Nếu S không vuông góc với dòng hạt hình thì ta lập luận như sau Thông lượng qua S thông lượng qua S jS jScosỡ Vậy o j n S Lưu ý rằng thông lượng là một số đại số thông lượng là dương nếu dòng nhiệt đi theo chiều dương của bề mặt chiều của vectơ đơn vị pháp tuyến n và âm trong trường hợp ngược lại. Nếu dòng nhiệt có mật độ dòng bất kỳ và bề mặt
