Muitos dos princípios da termodinâmica podem ser vistos no dia a dia, mesmo que você não preste muita atenção. É a diferença de temperatura quando você coloca a mão na água da praia, ou quando fica diretamente sob o sol. Um dos processos mais básicos é a condução térmica, que costuma aparecer em várias questões no vestibular e no Exame Nacional do Ensino Médio.
Por ser algo tão fundamental, você precisa dominar esse conceito antes de passar para outros mais avançados, que também devem dar as caras no Enem 2022. Acompanhe o resumo e veja como se preparar.
O que é condução térmica?
Condução térmica é a transferência de calor entre as moléculas de um ou mais corpos, sem que haja transferência de matéria.
Se você aquecer um objeto, como uma panela, o ponto de contato entre o fogo e a superfície vai receber o calor inicial, causando maior agitação nas moléculas de ferro na parte de baixo.
Porém, com o tempo, esse calor tende a se propagar para as moléculas menos agitadas ao redor. Assim, aquelas que contêm maior quantidade de calor passam parte dessa energia para aquelas com menor quantidade de calor. O processo continua até que todas as moléculas da panela estejam com a mesma temperatura.
Digamos que essa panela esteja cheia de água enquanto esquenta. Nesse caso, também há a condução de calor para as moléculas de água em contato com as de ferro, até que todos estejam com a mesma temperatura.
A velocidade e a eficiência do processo de condução térmica variam bastante de acordo com o material. Alguns são melhores em conduzir calor, então, tendem a passá-lo adiante rapidamente. Outros não conduzem bem calor e acabam servindo como isolamento térmico. É esse tipo de material que você encontra em garrafas térmicas e em portas corta-fogo.
É possível calcular a condução térmica dentro de um mesmo corpo usando a seguinte fórmula:
Onde:
- Φ é fluxo de calor em calorias por segundo;
- ΔQ é a variação de calor em calorias;
- Δt é a variação de tempo em segundos;
- k é o coeficiente de condutividade térmica em calorias por segundo, multiplicado pela distância em metros e temperatura em célsius;
- S é a superfície de contato do corpo em metros quadrados;
- e é espessura em metros.
- TA e TB são as temperaturas em dois pontos distintos do corpo, em célsius.
Lembrando que essa fórmula só se aplica por completo quando não é necessário levar em conta a diferença de condutividades entre dois objetos.
Como esse tema cai no vestibular?
A condução térmica é um dos processos mais básicos da termodinâmica, mas também pode ser difícil de dominar. Entender o significado e exercitar as fórmulas é a chave para se sair bem nas provas.
Confira aqui uma questão para fixar a definição principal.
(Enem 2020)
Os materiais são classificados pela sua natureza química e estrutural, e as diferentes aplicações requerem características específicas, como a condutibilidade térmica, quando são utilizados, por exemplo, em utensílios de cozinha. Assim, os alimentos são acondicionados em recipientes que podem manter a temperatura após o preparo. Considere a tabela, que apresenta a condutibilidade térmica (K) de diferentes materiais utilizados na confecção de panelas
Qual dos materiais é o recomendado para manter um alimento aquecido por um maior intervalo de tempo?
A – I
B – II
C – III
D – IV
E – V
A resposta correta é a letra E. Se a condutibilidade térmica de um material é alta, isso significa que ele transfere mais calor de uma vez ou transfere a mesma quantidade em menos tempo. Com maior transferência, a mudança de temperatura também ocorre mais rápido. Portanto, um material com baixa condutibilidade térmica é melhor para manter a temperatura por um período prolongado.
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A termodinâmica é um conceito bem amplo dentro da física e que exige bastante tempo para ser aprendido. Porém, com disciplina, bons materiais e um pouco de assistência, você não vai ter problemas para alcançar o melhor resultado nas provas.
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