Qual é o potencial motriz para a transferência de calor? Quais são os análogos deste potencial e da própria transferência de calor no transporte de cargas elétricas?
Passo 1
Neste exercício, vamos descobrir qual é o potencial que move o calor de um lugar para outro e ver como isso se compara ao que acontece no transporte de cargas elétricas. Vamos usar conceitos básicos de termodinâmica e eletricidade para entender essa analogia.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a transferência de calor. O que faz o calor se mover de um ponto para outro? Isso acontece por causa de uma diferença de temperatura entre esses pontos. Imagine que você tem uma xícara de café quente em uma sala fria. O calor vai sair do café e se distribuir na sala até que as temperaturas se igualem. Essa diferença de temperatura é o que chamamos de gradiente térmico, representado por
.
Teoria: O gradiente térmico é a variação da temperatura em relação à distância. Ele é o “motor” que faz o calor fluir de onde está mais quente para onde está mais frio.
Passo 3
Agora, vamos olhar para o transporte de cargas elétricas, ou seja, a corrente elétrica. O que faz os elétrons se moverem em um circuito? É a diferença de potencial elétrico, também conhecida como tensão elétrica, representada por
.
Teoria: A tensão elétrica cria um campo elétrico que empurra os elétrons através de um condutor, como um fio. Quanto maior a diferença de potencial, mais forte é o empurrão para os elétrons, resultando em uma corrente elétrica maior.
Passo 4
Vamos unir as duas ideias:
- Gradiente térmico (
) é o que impulsiona o fluxo de calor. - Diferença de potencial elétrico (
) é o que impulsiona o fluxo de elétrons.
Além disso:
- Fluxo de calor é análogo à corrente elétrica (
).
Portanto, o gradiente térmico em termodinâmica funciona de forma semelhante à diferença de potencial elétrico em eletricidade, servindo como o potencial motriz para o respectivo tipo de fluxo.
Resposta
O potencial motriz para a transferência de calor é o gradiente de temperatura (
). Nos transportes de cargas elétricas, os análogos deste potencial e da própria transferência de calor são, respectivamente, a diferença de potencial elétrico (
) e a corrente elétrica (
).