2- Justifique por que o aço-
apresenta maior condutividade térmica que o aço inox?
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que o aço-C (carbono) tem condutividade térmica maior que o aço inox. O conteúdo envolvido é condução de calor em metais, onde o transporte é dominado por elétrons livres. Para justificar isso, vamos usar o modelo de condução eletrônica e o efeito de impurezas na mobilidade desses elétrons.
Passo 2
Em metais puros, a condutividade térmica
é em grande parte controlada pelos elétrons livres. Pelo princípio de Wiedemann–Franz, existe uma relação aproximada
onde
é a constante de Lorentz,
a temperatura absoluta e
a condutividade elétrica do metal. Quanto maior for
, maior será
.
Passo 3
O aço-C é basicamente ferro com uma pequena porcentagem de carbono em solução, o que gera poucas distorções na rede cristalina. Já o aço inox contém alta fração de elementos de liga (cromo, níquel, etc.), distribuídos em solução sólida ou formando fases diferentes. Esses átomos de liga geram defeitos e tensões locais que espalham (scattering) os elétrons livres.
Passo 4
O espalhamento adicional causado pelas impurezas e fases do aço inox diminui a mobilidade eletrônica, reduzindo
. Pela lei de Wiedemann–Franz, uma
menor implica numa
também menor. Como o aço-C tem menos elementos de liga e, portanto, menor espalhamento de elétrons, ele apresenta maior
e, consequentemente, maior
.
Resposta
O aço-C apresenta maior condutividade térmica que o aço inox porque tem menos elementos de liga e defeitos cristalinos, o que mantém alta mobilidade dos elétrons livres (maior
) e, via relação de Wiedemann–Franz, resulta em maior condutividade térmica
.