Definir condutividade. Quais são as unidades destas grandezas?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) definir “condutividade” e (2) informar as unidades dessa(s) grandeza(s).
Não foram dadas outras informações numéricas ou contexto; por isso vou explicar as duas interpretações mais comuns de “condutividade” que aparecem em provas: a condutividade elétrica e a condutividade térmica, definir cada uma, mostrar as leis fundamentais que as definem e derivar as unidades passo a passo.
Não foram dadas outras informações numéricas ou contexto; por isso vou explicar as duas interpretações mais comuns de “condutividade” que aparecem em provas: a condutividade elétrica e a condutividade térmica, definir cada uma, mostrar as leis fundamentais que as definem e derivar as unidades passo a passo.
Passo 2
Definição e ideia física — condutividade elétrica.
- Intuitivamente: condutividade elétrica mede a facilidade com que cargas elétricas se movem num material quando existe um campo elétrico. Material muito condutor (por exemplo cobre) deixa as cargas correrem com facilidade; material isolante (por exemplo vidro) quase não deixa as cargas se moverem.
- Fórmula fundamental (lei de Ohm microscópica):
. - Aqui
é a densidade de corrente elétrica (vetor) — fluxo de carga por área, medido em amperes por metro quadrado . -
é o campo elétrico (vetor), medido em volts por metro . -
é a condutividade elétrica (escalar, para materiais isotrópicos) — a grandeza que estamos definindo.
- Aqui
Passo 3
Derivação das unidades da condutividade elétrica.
- A partir de
isolamos : . - Substituindo unidades:
- Como
(siemens), podemos escrever: - Observação prática: a resistividade
é a inversa da condutividade: . Para uma barra uniforme de comprimento e área de secção com resistência vale . Daí , que é útil para calcular experimentalmente.
Passo 4
Exemplos numéricos (intuição) — condutividade elétrica.
- Cobre metálico:
(muito condutor). - Água pura: ordem de
(muito pouco condutora); água do mar: ordem de a .
Esses números ajudam a ter noção de escalas em provas e problemas.
Passo 5
Definição e ideia física — condutividade térmica.
- Intuitivamente: condutividade térmica mede a facilidade com que calor é conduzido através de um material por diferença de temperatura. Material com alta condutividade térmica (por exemplo cobre) transmite calor rapidamente; isolantes térmicos (por exemplo isopor) transmitem pouco calor.
- Lei de Fourier (análoga à lei de Ohm, para calor):
-
é o fluxo de calor por unidade de área (densidade de fluxo térmico), medido em watts por metro quadrado . -
é o gradiente de temperatura (variação de temperatura por comprimento), medido em kelvin por metro . -
é a condutividade térmica (escalar para meios isotrópicos).
-
Passo 6
Derivação das unidades da condutividade térmica.
- A partir de
isolamos : - Substituindo unidades:
- Essa é a unidade SI usual para condutividade térmica.
Passo 7
Exemplos numéricos (intuição) — condutividade térmica.
- Cobre:
(alto). - Isopor/poliestireno expandido:
(baixo).
Esses valores mostram por que cobre é bom tanto condutor elétrico quanto térmico, enquanto materiais isolantes têm valores pequenos.
Passo 8
Resumo final e dicas de prova.
- Quando a prova pedir apenas “condutividade” e não especificar, pense no contexto: circuitos/propriedades elétricas → condutividade elétrica; transferência de calor/termodinâmica → condutividade térmica.
- Para provas, decorar as fórmulas-chave ajuda:
e , e saber derivar as unidades a partir delas evita memorização cega. - Lembre que unidades alternativas úteis:
(elétrica) e (térmica). Você também pode relacionar condutividade elétrica com resistência de uma barra através de e .
Resposta
Condutividade elétrica: mede a facilidade com que cargas se movem em um material; definida por
. Unidade:
.
Condutividade térmica: mede a facilidade com que calor é conduzido num material; definida por
. Unidade:
.