Grandezas Térmicas:
Defina condutividade térmica ( k ), difusividade térmica (
), calor especifico (
) e fluxo térmico (q).
Defina condutividade térmica ( k ), difusividade térmica (
Passo 1
Beleza, vamos resolver um exercício sobre Grandezas Térmicas! A gente precisa definir quatro termos importantes: condutividade térmica (k), difusividade térmica (α), calor específico (cₚ) e fluxo térmico (q). Para isso, vamos entender cada um desses conceitos usando a teoria básica de transferência de calor.
Passo 2
Condutividade Térmica (k): Essa é uma propriedade que indica quão bem um material consegue conduzir o calor. Basicamente, materiais com alta condutividade térmica, como metais, transferem calor mais facilmente. A fórmula que relaciona a condutividade térmica é:
Onde:
- $ q $ é o fluxo de calor,
- $ A $ é a área de condução,
- $ \Delta T $ é a diferença de temperatura,
- $ \Delta x $ é a espessura do material.
Passo 3
Difusividade Térmica (α): Esse termo combina a condutividade térmica com a capacidade do material de armazenar calor. A difusividade térmica mostra quão rápido o calor se propaga no material. A fórmula é:
Onde:
- $ k $ é a condutividade térmica,
- $ \rho $ é a densidade do material,
- $ c_p $ é o calor específico.
Passo 4
Calor Específico (cₚ): É a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de uma unidade de massa de um material em um grau Celsius (ou Kelvin). Ele nos diz quão “resistente” o material é a sofrer mudanças de temperatura. A fórmula é:
Onde:
- $ Q $ é a quantidade de calor,
- $ m $ é a massa,
- $ c_p $ é o calor específico,
- $ \Delta T $ é a variação de temperatura.
Passo 5
Fluxo Térmico (q): Representa a quantidade de calor que passa através de uma área por unidade de tempo. É uma medida de como o calor está se movendo de uma região para outra. A fórmula básica é:
Onde:
- $ Q $ é a quantidade de calor,
- $ t $ é o tempo.
Também pode ser detalhado usando a condutividade térmica, como vimos no Passo 2.
Resposta
Concluindo, as definições das grandezas térmicas são:
- Condutividade Térmica (k): Mede a capacidade de um material em conduzir calor.
- Difusividade Térmica (α): Indica a rapidez com que o calor se difunde em um material, combinando condutividade térmica, densidade e calor específico.
- Calor Específico (cₚ): Quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa do material em um grau.
- Fluxo Térmico (q): Quantidade de calor que passa através de uma área por unidade de tempo.