Condução de calor

A condução de calor (ou condução térmica) é o movimento de calor de um objeto para outro que tem temperatura diferente quando estão se tocando. Por exemplo, podemos aquecer nossas mãos tocando em garrafas de água quente. Quando as mãos frias tocam a garrafa de água quente, o calor flui do objeto mais quente (garrafa de água quente) para o objeto mais frio (mão). As pessoas fazem coisas com condutividade térmica diferente, por exemplo, panelas para aquecer coisas ou recipientes isolados para manter as coisas quentes quentes quentes ou frias.

Outras formas de transferência de calor são por radiação térmica e/ou convecção. Normalmente, mais de um desses processos acontece ao mesmo tempo.



Ao tocarmos uma garrafa de água quente, obtemos calor por condução.
Ao tocarmos uma garrafa de água quente, obtemos calor por condução.

Explicação microscópica

Na teoria atômica, os sólidos, líquidos e gases são feitos de pequenas partículas chamadas "átomos". A temperatura do material mede a velocidade do movimento dos átomos e o calor mede a quantidade total de energia devido à vibração dos átomos.

A condução pode acontecer quando uma parte de um material é aquecida. Os átomos desta parte vibram mais rapidamente e são mais propensos a atingir seus vizinhos. As colisões fazem com que esses átomos também se movam mais rapidamente, passando a energia térmica para eles. Desta forma, a energia viaja através do sólido. (Um pouco como a forma como a energia passa ao longo de um conjunto de dominós em queda).

O quadro atômico também ajuda a explicar por que a condução é mais importante nos sólidos: nos sólidos, os átomos estão próximos e incapazes de se moverem. Em líquidos e gases, as partículas podem se mover umas sobre as outras, de modo que as colisões são menos comuns.



Lei de condução de calor

A lei de condução de calor, também conhecida como lei de Fourier, significa que a taxa, no tempo, de transferência de calor através de um material é proporcional ao gradiente negativo na temperatura e à área em ângulo reto, a esse gradiente, através do qual o calor está fluindo:

∂ Q ∂ t = - k S T d S {\i1}displaystyle {\i} {\i1}-k=-k-oint _{\i}{\i1}nabla T{\i}cdot {\i} {\frac {\partial Q}{\partial t}}=-k\oint _{S}{\nabla T\cdot \,dS}

onde:

Q é a quantidade de calor transferida, e

t é o tempo necessário, e

k é a condutividade térmica do material" e

S é a área através da qual o calor está fluindo, e

T é a temperatura.

A condutividade térmica geralmente varia com a temperatura, mas a variação pode ser pequena, em uma gama significativa de temperaturas, para alguns materiais comuns.



Fluxo de calor linear
Fluxo de calor linear

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