Condutibilidade Térmica

13

aula

Janeiro de 2012

MEDINDO A CONDUTIVIDADE TÉRMICA
13.1 Objetivos: Medir a constante de condutividade térmica de alguns materiais de construção comuns, comparando-os com o valor tabelado.

13.1 Introdução
Existem três mecanismos de transferência de calor condução, convecção e radiação. No processo de condução de calor o calor é transferido entre dois sistemas através de um meio material que os une. Suponha que a extremidade de uma barra metálica seja colocada na chama de um fogão. Com o tempo, pode-se perceber que o calor se propaga pela barra. O modelo que relaciona a temperatura com o movimento das partículas que constituem a barra pode explicar a condução do calor através da barra. À medida que recebem calor da chama, os átomos ou moléculas da estrutura cristalina do metal vibram mais intensamente, ganham energia térmica. Esse movimento vibratório se transmite de átomo para átomo, de molécula para molécula, em interações sucessivas. Através dessas interações, a energia cinética de cada partícula é transferida a outra – essa transferência de energia cinética é a transferência do calor.
Considere uma placa de determinado material, com espessura L e área da face A (figura abaixo), que separa dois reservatórios mantidos à temperatura TQ e outro à temperatura TF, A diferença de temperatura entre as faces da placa é T=TQ –TF .

A energia transferida sob a forma de calor através da placa, da face quente para a face fria é denotada por Q.
A taxa de condução de calor ( P cond ), definida como a quantidade de energia transferida por unidade de tempo t, é dada por: Pcond 

TQ  TF
Q
 kA t L

Onde k é a constante de condutividade térmica que depende do material do qual a placa é constituída. Quanto maior k melhor condutor de calor é o material. A tabela abaixo fornece as condutividades térmicas para alguns materiais.

Caderno de Laboratório de Física

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o

Material

k (cal/cm.s. C)

k (W/m.K)

1. Gesso