Analogia zjawisk elektrycznych i przewodzenia ciepła

Przewodzenie ciepła w ciałach stałych jest pod wieloma względami podobne do przewodzenia prądu elektrycznego w przewodnikach elektrycznych. Przepływ prądu elektrycznego w przewodniku jest wywoływany różnicą napięć. Podobnie przepływ ciepła jest wywoływany różnicą temperatur. W przewodnictwie elektrycznym ładunek elektryczny jest transportowany od jednego punktu w przewodniku do drugiego poprzez ruch elektronów. W przewodnictwie cieplnym ciepło jest transportowane od jednego punktu ciała stałego do innego poprzez drgania cząsteczek ciała stałego spowodowane ich zwiększoną energię.

Przewodzenie ciepła podlega prawu Fouriera, które stwierdza, że: natężenie przekazywania ciepła (Q) pomiędzy dwoma wystarczająco bliskimi punktami w ośrodku jest proporcjonalne do różnicy temperatur między tymi punktami (T1-T2) podzielonej przez ich odległość (Dx) oraz powierzchni normalnej do kierunku przepływu ciepła (A). Współczynnik proporcjonalności nosi nazwę współczynnika przewodzenia ciepła przewodzenia ciepła materiału (k). Zdanie to można zapisać matematycznie w następujący sposób:

Q =  k A ( T1 - T2 )/Dx

gdzie Q jest natężeniem przekazywania ciepła w watach.

Przepływem prądu elektrycznego rządzi prawo Ohma, które stwierdza, że prąd elektryczny (I) płynący pomiędzy dwoma punktami w przewodniku jest równy różnicy potencjałów pomiędzy tymi punktami (V1-V2) podzielonej przez opór elektryczny pomiędzy punktami (R). Prawo Ohma można zapisać jako:

I = ( V1- V2 )/R

Powyższe równania sugerują istnienie następujących analogii:

Poniższy rysunek ilustruje analogię pomiędzy tymi dwoma zjawiskami.