열전도의 전기적 유사성

솔리드의 열전도는 여러 측면에서 전기 전도체의 전기 전도와 유사합니다. 전도체에서 전기의 흐름은 전위차로 유발되고, 열흐름은 온도차로 유발됩니다. 전기 전도에서, 전하는 전자의 운동에 의해 전도체의 한 점(위치)에서 다른 점으로 전달됩니다. 열전도에서는, 에너지 증가로 인한 솔리드 분자의 진동에 의해 솔리드의 한 점에서 다른 점으로 열이 전될됩니다.

열전도는 푸리에의 법칙이 적용됩니다. 이 법칙에 따르면, 매체의 두 밀착 점 간의 열전달 속도(Q)는 두 점(T1-T2) 간의 온도 차이를 그 거리(Dx)와 열흐름 방향에 수직인 면적(A)으로 나눈 값에 비례합니다. 이 비례적 상수를 재질의 열 전도율(k)이라고 합니다. 수학적으로, 이 상태를 다음 방정식으로 표현할 수 있습니다.

Q =  k A ( T1 - T2 )/Dx

여기에서, Q는 와트(Watt) 단위의 열전달 속도입니다.

전류 흐름은 옴의 법칙이 적용됩니다. 이 법칙에 따르면 전도체의 두 점 간에 흐르는 전류(I)는 두 점 간의 전위차(V1-V2)를 이들 간의 전기 저항(R)으로 나눈 값과 같습니다. 옴의 법칙을 다음 식으로 표현할 수 있습니다.

I = ( V1 - V2 )/R

위의 방정식을 통해 다음과 같은 유사성이 도출됩니다.

아래 그림은 두 현상 간의 유사성을 보여줍니다.