Qual e a explicação para a grande condutividade térmica dos metais?

A condução térmica, também chamada de difusão térmica, é um tipo de propagação de calor que acontece num meio material decorrente das agitações das moléculas.

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Isolantes e Condutores Térmicos
Lei da Condução Térmica
Exercícios de Vestibular com Gabarito
Qual é a explicação para a grande condutividade térmica dos metais?
Qual a condutividade térmica do metal?
Como explicar a condutibilidade térmica?
O que significa dizer que os metais têm boa condutibilidade térmica?

Com o aumento da temperatura de um corpo sólido (seja por aquecimento ou contato com outro), a energia cinética também aumenta. Isso resulta numa maior agitação das moléculas.

Ilustração das agitações das moléculas por meio da condução térmica

Lembre-se que o calor é a troca de energia que ocorre entre dois corpos. Assim, para se atingir o equilíbrio térmico (mesma temperatura), o corpo mais quente aquece o corpo mais frio através da transferência de energia térmica.

Além da condução térmica, existem mais duas formas de propagação do calor: a convecção térmica (por correntes de convecção) e a irradiação térmica (por ondas eletromagnéticas).

Isolantes e Condutores Térmicos

A condução térmica depende do material utilizado, visto que alguns conduzem mais energia térmica que outros.

Como o próprio nome indica, um isolante térmico isola a passagem de calor. Os mais utilizados são: plástico, borracha, madeira, lã, isopor, dentre outros.

Por sua vez, os condutores térmicos facilitam a passagem de calor, pois possuem grande condutibilidade térmica. O condutor térmico mais comum é o metal.

Exemplo

Quando estamos fazendo comida, ao mexer na panela com uma colher, devemos escolher uma de plástico ou madeira. Isso porque elas são isolantes térmicos, os quais impedem a passagem de calor.

Por outro lado, uma colher de metal (alumínio, ferro, etc.) não é isolante térmico e conduz o calor rapidamente pelo material.

Ilustração do processo de condução térmica

Sendo assim, com o calor emitido pela chama do fogão, a colher fica quente logo, o que pode causar queimaduras na pele.

Isso explica porque a maioria das panelas são feitas de metais e os cabos de plástico ou madeira. Sendo assim, o metal possui maior capacidade de conduzir calor e, portanto, aquece rapidamente a comida.

Lei da Condução Térmica

A Lei de Fourier determina o fluxo de calor na condução térmica. Ela considera a quantidade de calor recebida pelo corpo, o tempo, a temperatura, a área e espessura do material.

Lei de Fourier

Sua fórmula é:

onde,

Q: quantidade de calor
Δt: variação do tempo
K: coeficiente de condutibilidade térmica do material
A: área da superfície
Δθ: variação da temperatura
L: espessura do material

Exercícios de Vestibular com Gabarito

1. (PUC-RS) No inverno, usamos roupas de lã baseados no fato de a lã:

a) ser uma fonte de calor.
b) ser um bom absorvente de calor.
c) ser um bom condutor de calor.
d) impedir que o calor do corpo se propague para o meio exterior.
e) n.d.a

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Alternativa d) impedir que o calor do corpo se propague para o meio exterior.

2. (PUC-SP) Analise as afirmações referentes à condução térmica:

I – Para que um pedaço de carne cozinhe mais rapidamente, pode-se introduzir nele um espeto metálico. Isso se justifica pelo fato de o metal ser um bom condutor de calor.

II – Os agasalhos de lã dificultam a perda de energia (na forma de calor) do corpo humano para o ambiente, devido ao fato de o ar aprisionado entre suas fibras ser um bom isolante térmico.

III – Devido à condução térmica, uma barra de metal mantém-se a uma temperatura inferior à de uma barra de madeira colocada no mesmo ambiente.

Podemos afirmar que:

a) I, II e III estão corretas.
b) I, II e III estão erradas.
c) apenas I está correta.
d) apenas II está correta.
e) apenas I e II estão corretas.

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Alternativa e) apenas I e II estão corretas.

3. (Mackenzie) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor se propaga por condução é quando ele se transfere:

a) do Sol para a Terra.
b) da chama de um gás para a superfície livre de um líquido contido num bule que está sobre ela.
c) do fundo de um copo de água para um cubo de gelo que nela flutua.
d) de uma lâmpada acesa para o ar que a cerca.
e) de um soldador para o metal que está sendo soldado.

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Alternativa e) de um soldador para o metal que está sendo soldado.

Estude com mais exercícios sobre temperatura e calor.

Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.

Qual é a explicação para a grande condutividade térmica dos metais?

Nos metais, a condutividade térmica esta relacionada com a condutividade elétrica de acordo com a lei Wiedemann-Franz, uma vez que os elétrons de condução, além de possibilitarem a corrente elétrica, transferem também energia térmica.

Qual a condutividade térmica do metal?

TABELA DE CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO.

Como explicar a condutibilidade térmica?

A condutividade térmica equivale a quantidade de calor Q transmitida através de uma espessura L, numa direção normal a superfície de área A, devido a uma variação de temperatura ΔT quando a transferência de calor se deve apenas a variação de temperatura. O inverso da condutividade térmica é a resistividade térmica.

O que significa dizer que os metais têm boa condutibilidade térmica?

A condutividade térmica nada mais é que a capacidade dos materiais em conduzir calor. Os materiais que possuem valores mais altos de condutividade térmica, são bons condutores de calor. Já os que possuem valores mais baixos, são maus condutores de calor e, por isso, podem ser utilizados como isolantes térmicos.