Se uma barra de ferro está próxima ao fogo, ela esquentará a partir da parte que está mais perto da chama. Esse processo de transferência de calor é chamado de condução térmica.
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O que é a condução térmica
A condução térmica é um processo de condução de calor. Isso acontece devido à diferença de temperatura entre as pequenas porções do material. Dessa maneira, na condução a energia térmica se transfere entre os átomos e as moléculas de uma determinada substância, sem haver a transferência de matéria. Esse processo acontecerá até que o corpo atinja o equilíbrio térmico.
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Esse processo acontece em todos os estados físicos da matéria. Apesar disso, ele é mais comum nos sólidos. Isso acontece devido à posição fixa dos átomos. Dessa forma há a troca de energia térmica, sem que haja transferência de matéria.
Como ocorre a condução térmica
Quando há a interação entre moléculas que se encontram a diferentes temperaturas acontece o processo de condução térmica. Dessa forma, ao aquecer um corpo, as moléculas mais agitadas transferem sua energia cinética para as moléculas da vizinhança. Por conta desse fenômeno, a temperatura aumenta de maneira gradativa a partir das regiões de maior temperatura até as regiões de menor temperatura. Ao fim do processo, todo o corpo possuirá a mesma temperatura. Essa etapa é chamada de equilíbrio térmico.
A condução de calor raramente acontece em fluidos, devido à convecção térmica. Porém, nos sólidos a condução acontece por meio da vibração das redes cristalinas de moléculas. Além disso, nos sólidos metálicos, a condução ainda ocorre pela propagação de vibrações devido ao movimento dos elétrons livres.
Diferença entre condução, convecção e irradiação térmica
Os processos de propagação do calor são três: condução, convecção e irradiação. Existem diversas diferenças entre cada um desses processos. As únicas semelhanças são que todos transportam energia térmica e, também, todos necessitam de uma diferença de temperatura para ocorrer.
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Irradiação térmica
A irradiação térmica (ou radiação térmica) é a propagação de calor por meio de ondas eletromagnéticas. Dessa maneira, esse processo de propagação do calor pode acontecer no vácuo. É por meio de irradiação térmica que o Sol envia calor para a Terra.
Condução térmica
Quando há o contato direto entre as moléculas, ocorre a condução térmica. Nesse processo de transmissão de calor não há transferência de matéria. Não pode acontecer no vácuo
Convecção térmica
Ocorre apenas em fluidos e, apenas em meio materiais. Isto é, não pode acontecer no vácuo. Nesse tipo de propagação de calor acontece a transferência de matéria entre as correntes de convecção.
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Note que os três tipos de processos de transmissão do calor podem acontecer ao mesmo tempo. Por exemplo, quando acendemos uma fogueira. A chama irradia calor, acontecem correntes de convecção no ar e, por fim, a condução acontece em qualquer material sólido colocado próximo ao fogo.
Tipos de condutores térmicos
Para que o calor se propague em um meio sólido, é necessário considerar o material do meio. Afinal, existem condutores e isolantes térmicos.
Condutores são aqueles que são capazes de transferir o calor com facilidade. Já os isolantes são aqueles que dificultam a transferência de energia térmica. Veja alguns exemplos de condutores térmicos:
- Prata
- Alumínio
- Aço
- Latão
- Cobre
Em geral, metais são bons condutores térmicos. Já materiais como o isopor, o vidro, a lã de vidro, a borracha são isolantes térmicos.
Vídeos sobre condução térmica
Veja vídeos selecionados sobre condução térmica para aprofundar seu conhecimento sobre o tema!
Condução térmica em metais
Os metais são ótimos condutores de calor. Veja uma demonstração experimental da condução térmica em diferentes metais. Com isso, observe a maneira com a qual o calor se propaga nos diferentes materiais.
O que é condução térmica?
Condução térmica é um assunto muito cobrado no Enem. Pensando nisso, o canal Chama o Físico explica como ocorre a condução térmica e, ainda fala sobre as propriedades físicas dos isolantes e condutores térmicos.
Propagação de calor
O professor Marcelo Boaro explica como ocorre a propagação de calor por meio da condução térmica. Ao fim da videoaula, o Boaro resolve um exercício de aplicação sobre o tema.
Além da condução térmica, existem outras maneiras do calor se propagar. Para entendê-las, veja o post sobre a propagação de calor.
Referências
YOUNG, H. D. Física II – Termodinâmica e ondas. São Paulo: Addison & Wesley. 2016.
Por Hugo Shigueo Tanaka
Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).
Tanaka, Hugo Shigueo. Condução Térmica. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/conducao-termica. Acesso em: 25 de April de 2024.
1. [FGV]
O calor pode se propagar por meio de três processos, condução, convecção e radiação, embora existam situações em que as condições do ambiente impedem a ocorrência de alguns deles. Um exemplo é a impossibilidade da…:
a) radiação na superfície de Mercúrio, onde não há atmosfera.
b) convecção na superfície da Lua, onde não há qualquer substância na forma líquida ou gasosa.
c) convecção na atmosfera de Vênus, pois nela o efeito estufa é muito intenso.
d) condução no interior dos oceanos terrestres, pois as correntes marítimas favorecem a convecção.
e) radiação na atmosfera da Terra, pois o calor é absorvido pelos gases que a compõem.
Alternativa correta: B.
A convecção, ao contrário da radiação, necessita de um meio para se propagar. Como a lua não possui atmosfera, não é possível que haja a convecção.
2. [Feevale]
Enquanto você está fazendo esta prova do vestibular, está transferindo energia do seu corpo para o ambiente por meio da dissipação de calor. Essa dissipação poderá ocorrer por quais mecanismos de transporte?
a) Dissipação volumétrica, radiação e convecção.
b) Condução, convecção e dissipação fractal.
c) Convecção, condução e radiação.
d) Radiação corpuscular, convecção e contração.
e) Convecção, condução e capilarização.
Alternativa correta: C.
As três maneiras de dissipação do calor são: condução pelo contato do corpo com a cadeira e a carteira, convecção pela transferência de calor para o ar ao redor e radiação (ou irradiação) pelo infravermelho pelo corpo.