{"id":51153,"date":"2020-01-24T12:57:53","date_gmt":"2020-01-24T11:57:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/o-que-e-condutividade-termica-de-materiais-e-elementos-quimicos-definicao\/"},"modified":"2020-01-24T12:59:15","modified_gmt":"2020-01-24T11:59:15","slug":"o-que-e-condutividade-termica-de-materiais-e-elementos-quimicos-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/pt-br\/o-que-e-condutividade-termica-de-materiais-e-elementos-quimicos-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 condutividade t\u00e9rmica de materiais e elementos qu\u00edmicos – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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A condutividade t\u00e9rmica de materiais e elementos qu\u00edmicos \u00e9 variada.\u00a0Por exemplo, um diamante tem a mais alta condutividade t\u00e9rmica de qualquer material a granel.\u00a0Engenharia T\u00e9rmica<\/div>\n<\/div>\n
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Condutividade t\u00e9rmica de materiais e elementos qu\u00edmicos<\/h2>\n

\"Condu\u00e7\u00e3o<\/a>As caracter\u00edsticas de transfer\u00eancia de calor de um material s\u00f3lido s\u00e3o medidas por uma propriedade chamada\u00a0condutividade t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0, k (ou \u03bb), medida em\u00a0W \/ mK<\/strong>\u00a0.\u00a0\u00c9 uma medida da capacidade de uma subst\u00e2ncia de transferir calor atrav\u00e9s de um material por condu\u00e7\u00e3o.\u00a0Observe que\u00a0a lei de Fourier<\/strong>\u00a0se aplica a toda mat\u00e9ria, independentemente de seu estado (s\u00f3lido, l\u00edquido ou g\u00e1s); portanto, tamb\u00e9m \u00e9 definida para l\u00edquidos e gases.<\/p>\n

A\u00a0condutividade t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0da maioria dos l\u00edquidos e s\u00f3lidos varia com a temperatura.\u00a0Para vapores, isso tamb\u00e9m depende da press\u00e3o.\u00a0Em geral:<\/p>\n

\"condutividade<\/a><\/p>\n

A maioria dos materiais \u00e9 quase homog\u00eanea, portanto, geralmente podemos escrever\u00a0k = k (T)<\/em><\/strong>\u00a0.\u00a0Defini\u00e7\u00f5es semelhantes est\u00e3o associadas a condutividades t\u00e9rmicas nas dire\u00e7\u00f5es\u00a0y<\/sub>\u00a0e z (k\u00a0y<\/sub>\u00a0, k\u00a0z<\/sub>\u00a0), mas para um material isotr\u00f3pico a condutividade t\u00e9rmica \u00e9 independente da dire\u00e7\u00e3o da transfer\u00eancia, k\u00a0x<\/sub>\u00a0= k\u00a0y<\/sub>\u00a0= k\u00a0z<\/sub>\u00a0= k.<\/p>\n

A partir da equa\u00e7\u00e3o anterior, segue-se que o fluxo de calor de condu\u00e7\u00e3o aumenta com o aumento da condutividade t\u00e9rmica e aumenta com o aumento da diferen\u00e7a de temperatura.\u00a0Em geral, a condutividade t\u00e9rmica de um s\u00f3lido \u00e9 maior que a de um l\u00edquido, que \u00e9 maior que a de um g\u00e1s.\u00a0Essa tend\u00eancia se deve em grande parte \u00e0s diferen\u00e7as no\u00a0espa\u00e7amento intermolecular<\/strong>\u00a0para os dois estados da mat\u00e9ria.\u00a0Em particular, o diamante tem a mais alta dureza e condutividade t\u00e9rmica de qualquer material a granel.<\/p>\n

\"condutividade<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Condutividade t\u00e9rmica de fluidos (l\u00edquidos e gases)<\/span><\/h2>\n

Na f\u00edsica, um\u00a0<\/span>fluido<\/span><\/a>\u00a0\u00e9 uma subst\u00e2ncia que se deforma continuamente (flui) sob uma tens\u00e3o de cisalhamento aplicada.\u00a0<\/span>Os fluidos<\/span><\/strong>\u00a0s\u00e3o um subconjunto das fases da mat\u00e9ria e incluem\u00a0<\/span>l\u00edquidos<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>gases<\/span><\/strong>\u00a0, plasmas e, em certa medida, s\u00f3lidos pl\u00e1sticos.\u00a0Como o espa\u00e7amento intermolecular \u00e9 muito maior e o movimento das mol\u00e9culas \u00e9 mais aleat\u00f3rio para o estado fluido do que para o estado s\u00f3lido,\u00a0<\/span>o transporte de energia t\u00e9rmica<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 menos eficaz.\u00a0A\u00a0<\/span>condutividade t\u00e9rmica<\/span><\/strong>de gases e l\u00edquidos \u00e9, portanto, geralmente menor que o dos s\u00f3lidos.\u00a0Nos l\u00edquidos, a condu\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica \u00e9 causada por difus\u00e3o at\u00f4mica ou molecular.\u00a0Nos gases, a condu\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica \u00e9 causada pela difus\u00e3o de mol\u00e9culas do n\u00edvel mais alto de energia para o n\u00edvel mais baixo.<\/span><\/p>\n

Condutividade t\u00e9rmica de gases<\/span><\/strong><\/p>\n

\"condutividade<\/a>O efeito da temperatura, press\u00e3o e esp\u00e9cies qu\u00edmicas na\u00a0<\/span>condutividade t\u00e9rmica<\/span><\/strong>\u00a0de um g\u00e1s pode ser explicado em termos da\u00a0<\/span>teoria cin\u00e9tica dos gases<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0O ar e outros gases geralmente s\u00e3o bons isolantes, na aus\u00eancia de convec\u00e7\u00e3o.\u00a0Portanto, muitos materiais isolantes (por exemplo, poliestireno) funcionam simplesmente com um grande n\u00famero de\u00a0<\/span>bolsas cheias<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0g\u00e1s<\/strong>\u00a0que\u00a0<\/span>impedem a convec\u00e7\u00e3o em grande escala<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0A altern\u00e2ncia de bolsa de g\u00e1s e material s\u00f3lido faz com que o calor seja transferido atrav\u00e9s de muitas interfaces, causando uma r\u00e1pida diminui\u00e7\u00e3o no coeficiente de transfer\u00eancia de calor.<\/span><\/p>\n

A\u00a0<\/span>condutividade t\u00e9rmica dos gases<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 diretamente proporcional \u00e0 densidade do g\u00e1s, \u00e0 velocidade molecular m\u00e9dia e, especialmente, ao\u00a0<\/span>caminho livre m\u00e9dio<\/span><\/strong>\u00a0da mol\u00e9cula.\u00a0O caminho livre m\u00e9dio tamb\u00e9m depende do di\u00e2metro da mol\u00e9cula, com mol\u00e9culas maiores com maior probabilidade de sofrer colis\u00f5es do que mol\u00e9culas pequenas, que \u00e9 a dist\u00e2ncia m\u00e9dia percorrida por um transportador de energia (uma mol\u00e9cula) antes de experimentar uma colis\u00e3o.\u00a0Gases leves, como\u00a0<\/span>hidrog\u00eanio<\/span><\/strong>\u00a0e\u00a0<\/span>h\u00e9lio,<\/span><\/strong>\u00a0normalmente t\u00eam\u00a0<\/span>alta condutividade t\u00e9rmica<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Gases densos, como xen\u00f4nio e diclorodifluorometano, t\u00eam baixa condutividade t\u00e9rmica.<\/span><\/p>\n

Em geral, a condutividade t\u00e9rmica dos gases aumenta com o aumento da temperatura.<\/span><\/p>\n

Condutividade t\u00e9rmica de l\u00edquidos<\/span><\/strong><\/p>\n

Como foi escrito, em l\u00edquidos, a condu\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica \u00e9 causada por difus\u00e3o at\u00f4mica ou molecular, mas os mecanismos f\u00edsicos para explicar a condutividade t\u00e9rmica de l\u00edquidos n\u00e3o s\u00e3o bem compreendidos.\u00a0Os l\u00edquidos tendem a ter melhor condutividade t\u00e9rmica do que os gases, e a capacidade de fluir torna um l\u00edquido adequado para remover o excesso de calor dos componentes mec\u00e2nicos.\u00a0O calor pode ser removido canalizando o l\u00edquido atrav\u00e9s de um trocador de calor.\u00a0Os refrigerantes usados \u200b\u200bnos reatores nucleares incluem \u00e1gua ou metais l\u00edquidos, como s\u00f3dio ou chumbo.<\/span><\/p>\n

A condutividade t\u00e9rmica de l\u00edquidos n\u00e3o met\u00e1licos geralmente diminui com o aumento da temperatura.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Condutividade t\u00e9rmica de metais<\/span><\/h2>\n

\"condutividade<\/a>Os metais<\/span><\/strong>\u00a0s\u00e3o s\u00f3lidos e, como tal, possuem estrutura cristalina, onde os \u00edons (n\u00facleos com suas camadas circulares de el\u00e9trons do n\u00facleo) ocupam posi\u00e7\u00f5es translacionalmente equivalentes na estrutura cristalina.\u00a0<\/span>Os metais<\/span><\/strong>\u00a0em geral t\u00eam\u00a0<\/span>alta condutividade el\u00e9trica<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>alta condutividade t\u00e9rmica<\/span><\/strong>\u00a0e alta densidade.\u00a0Consequentemente, o transporte de energia t\u00e9rmica pode ser devido a dois efeitos:<\/span><\/p>\n