Grandezas Térmicas:
Defina condutividade térmica ( k ), difusividade térmica ( alpha ), calor especifico ( cp ) e fluxo térmico (q).

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:
q = -k cdot A cdot De
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:
alpha = krho cdot cp
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:
Q = m cdot cp cdot De
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:
q = Qt
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:
  1. Condutividade Térmica (k): Mede a capacidade de um material em conduzir calor.
  2. Difusividade Térmica (α): Indica a rapidez com que o calor se difunde em um material, combinando condutividade térmica, densidade e calor específico.
  3. Calor Específico (cₚ): Quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa do material em um grau.
  4. Fluxo Térmico (q): Quantidade de calor que passa através de uma área por unidade de tempo.

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