Fluxo de calor ou Lei de Fourier

A quantidade de calor que é transferida entre dois pontos do interior de corpos, a cada segundo, é chamada de fluxo de calor. Esse conceito diz respeito à rapidez em que o calor é transferido no interior de um corpo. Alguns materiais apresentam grande capacidade de transferência de calor, por isso, dizemos que são bons condutores de calor, já que são capazes de dissipá-lo mais rapidamente.

O fluxo de calor, que é definido em função de uma constante k, é medido em watts (W), de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, mas também pode ser medido em calorias por segundo. Esse fluxo de energia é proporcional à diferença de temperatura entre dois pontos de um corpo e corresponde à quantidade de energia que flui, na forma de calor, a cada metro quadrado de superfície, durante o intervalo de tempo de um segundo.

A fórmula utilizada para o cálculo da condução térmica, também conhecida como fórmula do fluxo de calor ou Lei de Fourier é a seguinte:

Φ – fluxo de calor (cal/s ou W)

Q – calor (cal ou J)

Δt – intervalo de tempo (s)

A – área (m² ou cm²)

T2 e T1 – temperatura dos pontos 1 e 2 (K ou ºC)

k – coeficiente de condutividade térmica (J/s.m.K ou cal/s.cm.ºC)

O coeficiente de condutividade térmica (k) determina se um corpo é ou não bom condutor de calor. Esse coeficiente diz respeito a um grande número de propriedades da matéria, como a temperatura, estado físico, pureza, densidade etc. Além disso, a fórmula mostra que a quantidade de calor Q que flui através de uma área A, durante um intervalo de tempo Δt, é proporcional à diferença de temperatura (T2 - T1) entre as duas faces dessa área e também inversamente proporcional à espessura e, que as separa. Observe o esquema a seguir, que mostra a condução térmica em um meio sólido, de acordo com as variáveis apresentadas:

Os metais, a exemplo da mencionada vareta, são bons condutores de calor, enquanto a lã de vidro, a borracha e a madeira são maus condutores. O material com baixa condutibilidade ainda pode ser considerado um isolante térmico.

O que é um mal condutor de calor?

Um mal condutor de calor seria por exemplo materiais como lã, madeira, vidro, papel e isopor são maus condutores de calor, pois, os elétrons mais externos de seus átomos estão firmemente ligados. Os líquidos e gases, em geral, são maus condutores de calor. O ar, por exemplo, é um ótimo isolante térmico.

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