Однородное тело, которое мы рассматривали в § 2.1,имеет два тепловых свойства - при поступлении в него энергии оно, во-первых, накапливает энергию в себе, повышая свою температуру, а во-вторых – отдает часть
полученной энергии в охлаждающую среду. Нет ли сочетания аналогичных свойств у электрических аппаратов, частей электрической цепи?
Что накапливает энергию в электрической цепи и за счет этого повышает свой (присущий ему) энергетический показатель? Это – электроемкость. Она получает электрический заряд qи вследствие этого повышает разность потенциалов на своих обкладках Dj.Как известно, потенциал – энергетический показатель электрической цепи. Размерность электрической емкости
[C]= Кулон/Вольт = Фарада.
Этому параметру полностью идентичен тепловой параметр – теплоемкость C, размерность которой
[C]= Джоуль/градус,
причем градус (точнее – температура) - именно присущий процессу нагрева энергетический показатель.
По участку электрической цепи протекает электрический ток I,вызываемый разностью потенциалов j2 - j1 и ограничиваемый величиной электрического сопротивления R.
Но и при нагреве однородного тела можно найти процесс, в той или иной степени аналогичный электрическому току. Это – процесс отдачи тепла от тела к охлаждающей среде с коэффициентом теплоотдачиA,то
есть тепловой поток, вызываемый разностью температур
тела Jт и охлаждающей среды Jос.
Электрическое сопротивление Rнаходится в знаменателе закона Ома, и с ростом сопротивления ток уменьшается. Коэффициент теплоотдачи Aявляется сомножителем во втором слагаемом выражения (2-6), то есть в рассматриваемой аналогии Aявляется тепловой проводимостью.
По аналогии с выражением Закона Ома для элект-рической цепи
j2 - j1
I = ------------(2-22)
R
можно написать такое же выражение и для тепловых цепей
J2 - J1
Q = ------------ = (J2 - J1) A,(2-23)
Rт
где Q- тепловой поток в Ваттах, а J2, J1- температуры в градусах начала и конца участка тепловой цепи, т. е. тела
(J2=Jт) и охлаждающей среды (J1=Jос);
Rт- тепловое сопротивление участка цепи между точ-ками 1 и 2, градус/Ватт.
В случае однородной плоской стенки тепловой поток через единицу поверхности этой стенки определяется законом Фурье – основным законом теплопроводности
q = (J2 - J1)l/d = DJ l/d,(2-24)
где DJ -разность температур на поверхностях стенки;
d -толщина стенки;
l -коэффициент теплопроводности, Вт/(м град).
Если перейти к тепловому потоку через какое-то сечение S
Q = q S = S DJ l/d = DJ/Rт,(2-25)
где Rт -тепловое сопротивление стенки, то есть участка тепловой цепи длиной d и сечением S
d
Rт = ----------.(2-26)