آخر تحديث: 2026-06-15

التوصيل الحراري

تتدفق الحرارة عبر الجسم الصلب من وجهه الدافئ إلى وجهه البارد، وقانون فورييه يُخبرك بسرعة ذلك التدفق. هذا هو الفيزياء الكامنة وراء زجاجة النافذة الباردة والجدار المعزول ومقبض مقلاة الطهي. أعطِ هذه الحاسبة موصلية المادة ومساحة اللوح وسماكته ودرجتَي الحرارة على كل وجه، وستُعيد معدّل تدفق الحرارة في الحالة المستقرة بالواط، فضلاً عن إجمالي الحرارة المنقولة خلال مدة زمنية تحددها.

مصدر المعادلة

تنتقل الحرارة بالتوصيل باتجاه التدرج الحراري: كلما حدّت درجة الحرارة بشكل أسرع عبر المادة، تدفقت الحرارة بسرعة أكبر. في اللوح المسطح، التدرج هو ببساطة فرق درجة الحرارة $\Delta T$ مقسوماً على السماكة $L$. يتناسب التدفق أيضاً مع المساحة $A$ الموازية للتدفق ومع خاصية المادة، الموصلية الحرارية $k$. جمع هذه العوامل يعطي قانون فورييه للوح المسطح.

المعادلة

تزيد المساحة الأكبر أو فرق درجة الحرارة الأكبر معدلَ التدفق؛ بينما يُبطئه اللوح الأسمك أو ذو الموصلية الأدنى. ما يهمّ هو فرق درجة الحرارة، لذا تحصل على النتيجة نفسها سواء عملت بالكلفن أو الدرجة المئوية.

مثال محلول

لوح زجاج مفرد، $k = 0.96\ \text{W/(m·K)}$، مساحة $A = 1.5\ \text{m}^2$، سماكة $L = 5\ \text{mm}$، درجة حرارة الغرفة 21 °C والخارج 4 °C، على مدى ساعة واحدة:

ما يقرب من خمسة كيلوواط من فقدان الحرارة عبر لوح زجاجي صغير واحد يُبيّن لماذا يُعدّ الزجاج المفرد الرقيق عازلاً رديئاً.

تقليل تدفق الحرارة

تُشير المعادلة إلى كل طريقة لخفض التوصيل. اخفض الموصلية باختيار مادة عازلة؛ أو زِد السماكة كما تفعل العازلات الأثخن أو الفجوة الأوسع في الزجاج المزدوج؛ أو قلّل فرق درجة الحرارة. مضاعفة السماكة تُنصّف المعدّل، واستبدال الزجاج بطبقة من الهواء الساكن — وهو أقل موصلية بنحو أربعين مرة — هو ما يجعل الوحدة الزجاجية المزدوجة المحكمة أفضل بكثير من اللوح المفرد.

حدود الصلاحية

هذا توصيل في الحالة المستقرة فحسب: يفترض أن درجات الحرارة استقرت وأن الحرارة تتدفق بمعدّل ثابت. لا يأخذ في الحسبان فترة الاحترار الأولية، ولا الحمل والإشعاع اللذين ينقلان الحرارة عبر طبقات الهواء على كل وجه من أوجه الجدار الحقيقي. تجمع تقييمات الطاقة في المباني هذه العوامل جميعاً في قيمة U واحدة؛ والتوصيل المحسوب هنا حلقة واحدة فحسب في تلك السلسلة. تفترض المعادلة أيضاً تدفقاً أحادي البعد عبر لوح متجانس، ولا تشمل التدفق حول الزوايا والدعامات والجسور الحرارية.