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姜校林
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关键词:傅立叶定律;导热;微观理论;分子作用;守恒定律
摘要:傅立叶定律一直是被当作唯像的、经验性的定律来对待的,然而宏观现象应有其微观的理论根源。基于此,本文在经典力学体系的框架下,通过运用基础性更高的动量守恒和能量守恒两大定律,给出了傅立叶定律的微观理论证明,并由此对该定律为什么没有时间项等疑问作出了合理解释。我们确信,为传热学的基础性定律即傅立叶定律奠定微观的理论基础,无论对定律本身还是对传热规律的探索都将具有重要意义。
傅立叶导热定律(q=-λdT/dx)是建立在经验之上的热传导基础性定律,由于没有理论来源,该定律不能对导热速度的无穷大(没有时间项可预示着传播速度为无穷大)以及在急速传播时傅立叶定律为什么失效等问题做出解释。基于此,本文给出了傅立叶定律的微观理论证明,并依据证明过程,对傅立叶定律产生的疑问作了相应的解释。
傅立叶导热定律有稳态导热和非稳态导热之分,讨论的对象是匀质物体,因此本论证也沿着这个思路展开。为了简便,仅讨论一维导热的情形,讨论的对象是固体和液体(气体传热主要是分子扩散引起的,本文不作讨论)。由于物质既有纯净物(由单一分子构成)也有混合物(由两种以上分子构成),因此以具有代表性的两种分子构成的混合物进行论述(单分子或多分子的情形可照此推理),下面先从固体开始。-----详见下面附件
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