( ) 6. Explique como o calor se propaga por condução.

Passo 1

O enunciado pede para explicar como o calor se propaga por condução. O conteúdo envolvido é transferência de calor por condução, o que requer entender o mecanismo microscópico (colisões de partículas e elétrons livres) e a lei de Fourier, que relaciona fluxo de calor a gradiente de temperatura.

Passo 2

Condução é o transporte de energia térmica dentro de um corpo ou entre corpos em contato, sem movimento global de massa. Microscopicamente, pense nas partículas (moléculas, átomos ou elétrons livres em metais) vibrando mais intensamente numa região quente e colidindo com vizinhas menos agitadas. Essas colisões transmitem energia cinética, aumentando progressivamente a agitação térmica e, portanto, a temperatura das camadas mais frias adjacentes.

Passo 3

Na abordagem macroscópica, a condução é descrita pela lei de Fourier, que diz que o vetor fluxo de calor \mathbf{q} (energia por unidade de área e tempo) é proporcional ao gradiente de temperatura \nabla T e oposto ao seu sentido:
\mathbf{q} = -\,k\,\nabla T,
onde k é a condutividade térmica do material. Quanto maior |\nabla T|, maior o fluxo; quanto maior k, mais eficiente é a condução.

Passo 4

Em regime estacionário, a distribuição de temperatura não muda no tempo, e resolve-se a equação de Laplace \nabla^2 T=0. Em regime transiente, a variação temporal segue a equação da condução:
\rho\,c\,\frac{\partial T}{\partial t} = k\,\nabla^2 T,
com \rho massa específica e c calor específico, mostrando como a temperatura evolui até atingir o estado estacionário.

Passo 5

Na prática, metais são bons condutores porque têm muitos elétrons livres que transmitem energia quase sem resistência. Materiais como cerâmica ou poliestireno têm k pequeno e atuam como isolantes, atrasando a propagação do calor.

Resposta

O calor se propaga por condução quando as partículas mais agitadas em uma região quente colidem e transmitem energia às vizinhas menos agitadas, tudo sem deslocar massa em bloco. Macroscopicamente, isso é governado pela lei de Fourier
\mathbf{q} = -\,k\,\nabla T,
que mostra que o fluxo de calor vai do quente para o frio, com intensidade proporcional ao gradiente de temperatura e à condutividade térmica do material.

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