Conceitue propriedades térmicas dos materiais.
Passo 1
Beleza! O enunciado manda “conceituar propriedades térmicas dos materiais”. Isso cai na matéria de Física/Termoquímica, mais especificamente no estudo de como os materiais lidam com calor. Para resolver, a gente vai precisar conhecer e explicar os principais conceitos: condutividade térmica, calor específico, difusividade térmica e coeficiente de expansão térmica.
Passo 2
Conceito de condutividade térmica (k)
Condutividade térmica é a habilidade de um material de “deixar o calor passar” por ele. Se é alto, o calor flui fácil; se é baixo, o material isola. Matematicamente, no regime permanente, a gente usa a lei de Fourier:
Condutividade térmica é a habilidade de um material de “deixar o calor passar” por ele. Se
onde
é a densidade de fluxo de calor (W/m²) e
é o gradiente de temperatura.
Passo 3
Conceito de calor específico ©
Calor específico é a quantidade de energia (calor) que você precisa fornecer por quilo de material para elevar sua temperatura em 1 °C (ou 1 K). A unidade típica é J/(kg·K). A fórmula básica é
Calor específico é a quantidade de energia (calor) que você precisa fornecer por quilo de material para elevar sua temperatura em 1 °C (ou 1 K). A unidade típica é J/(kg·K). A fórmula básica é
onde
é o calor absorvido,
a massa e
a variação de temperatura.
Passo 4
Conceito de difusividade térmica (α)
Difusividade térmica junta condutividade e calor específico para dizer “com que rapidez a temperatura se acomoda” dentro do material. É definida como
Difusividade térmica junta condutividade e calor específico para dizer “com que rapidez a temperatura se acomoda” dentro do material. É definida como
onde
é a densidade. Quanto maior
, mais rápido as regiões quentes e frias se igualam no material.
Passo 5
Conceito de coeficiente de expansão térmica (α_T)
Quando você aquece um material, ele costuma se expandir. O coeficiente de expansão linear indica o quanto o comprimento muda por grau de temperatura:
Quando você aquece um material, ele costuma se expandir. O coeficiente de expansão linear
com
o comprimento inicial.
Resposta
As principais propriedades térmicas dos materiais são:
- Condutividade térmica (
), que mede a facilidade de condução de calor. - Calor específico (
), que indica a energia necessária para elevar a temperatura de 1 kg em 1 K. - Difusividade térmica (
), que mostra a velocidade de equalização de temperatura no interior do material. - Coeficiente de expansão térmica (
), que quantifica a variação de comprimento em função da mudança de temperatura.