2. Sobre as propriedades da matéria:
a) Qual o significado físico de
(condutividade térmica do material)?
b) Qual informação a propriedade
(difusividade térmica do material) nos proporciona?
b) Qual informação a propriedade
Passo 1
Neste exercício estamos tratando de propriedades térmicas dos materiais, mais especificamente de duas grandezas: a condutividade térmica
e a difusividade térmica
. Para responder, vamos lembrar da lei de Fourier para condução de calor e da definição de difusividade térmica em termos das propriedades físicas do material.
Passo 2
A condutividade térmica
aparece na lei de Fourier, que diz que o fluxo de calor por condução
é proporcional ao gradiente de temperatura
:
Fisicamente,
mede a capacidade do material de transmitir energia térmica: quanto maior
, mais rápido o calor se propaga por aquele meio para igual diferença de temperatura. A unidade de
no Sistema Internacional é
.
Passo 3
A difusividade térmica
relaciona
com a densidade
e o calor específico
do material pela expressão
Ela indica com que rapidez variações de temperatura se espalham no interior do corpo: um valor alto de
significa que a temperatura interna se ajusta rapidamente a mudanças de superfície, enquanto um valor baixo indica resposta mais lenta.
Resposta
(a)
é a condutividade térmica, ou seja, a capacidade do material de conduzir calor; aparece na lei de Fourier
.
(b) é a difusividade térmica, dada por
, que quantifica a velocidade com que perturbações térmicas se difundem no material.
(b)