O que é, Como é Calculada e a sua Importância
Condutividade é uma propriedade física que descreve a capacidade de um material em permitir a passagem/condução de uma determinada grandeza, como eletricidade, calor ou som, sem que haja transferência de matéria e ocorre em todas as formas de matéria: sólido, líquido, gás e plasma.
Hoje vamos falar sobre condutividade térmica/calor.
Diferentemente dos isolantes térmicos, os condutores térmicos permitem que o calor flua através deles facilmente. É uma propriedade importante para entender como o calor se move através de diferentes materiais e é fundamental em diversas aplicações, desde a construção de edifícios até a indústria de eletrônicos e engenharia de materiais.
Quanto maior a condutividade térmica de um material, maior a sua capacidade em conduzir calor, e ela varia de acordo com a composição, densidade, porosidade, temperatura e estrutura cristalina do material.
Para se calcular a condutividade térmica utiliza-se a seguinte fórmula, também conhecida como lei de Fourier:
λ = (k * A * ΔT) / L
No qual:
λ = Condutividade térmica (em Watts por metro por Kelvin, W/(m·K))
k = Condutividade térmica específica do material (em Watts por metro por Kelvin, W/(m·K))
A = Área da seção transversal do material (em metros quadrados, m²)
ΔT = Diferença de temperatura através do material (em graus Celsius, °C)
L = Espessura do material (em metros, m)
A condutividade térmica específica do material (k) é uma constante para cada tipo de material;
A área da seção transversal (A) é a área à qual o calor está sendo conduzido;
A espessura (L) é a distância em que o calor está se propagando no material.
Um cálculo simples para se obter um resultado aproximado, pois a condutividade térmica pode variar com a pressão, temperatura e outros fatores.
A condutividade térmica é uma propriedade essencial a ser considerada em diversas aplicações, como:
Isolamento térmico: É necessário utilizar materiais com baixa condutividade térmica para manter equipamentos e edifícios resfriados ou aquecidos de maneira eficiente;
Engenharia de materiais: A escolha de materiais para aplicações específicas depende, em parte, de suas propriedades de condutividade térmica;
Energia: A condutividade térmica desempenha um papel fundamental na indústria de energia, como na fabricação de painéis solares e na condução de calor em reatores nucleares;
Eletrônicos: Para a dissipação de calor e prevenção de superaquecimento, a condutividade térmica desempenha um papel importante em dispositivos eletrônicos;
Processos de aquecimento e resfriamento: A compreensão da condutividade térmica em processos industriais é fundamental para otimizar e controlar a transferência de calor.
No geral, metais, alumínio e cobre possuem altas condutividades térmicas, por outro lado, a madeira, lã mineral, plástico, conduzem bem pouco calor e podem ser denominados como isolantes térmicos, tornando-os ideais para aplicações onde a prevenção de perda de calor ou a conservação de temperatura são necessárias.
A lã de vidro, lã de rocha, fibra cerâmica, entre outros, são muito utilizados em isolamento térmico na construção civil e em equipamentos industriais devido a sua baixa condutividade térmica e baixo armazenamento de calor, que se dá devido a suas estruturas porosas e por não terem materiais metálicos em suas composições. São isolantes que ajudam a manter o calor no interior durante o inverno e o calor externo fora durante o verão, melhorando a eficiência energética dos edifícios e maquinários.
Sendo materiais intrinsecamente isolantes térmicos, além de isolante acústico, a condutividade térmica da lã de rocha e da lã de vidro varia de acordo com a densidade do material e a temperatura do local, mas em geral, ela se encontra na faixa de 0,03 a 0,045 Watts por metro por Kelvin (W/(m·K)). Quanto maior a densidade da lã de rocha e da lã de vidro, menor será a condutividade térmica, em outras palavras, quanto mais densa, mais eficaz como isolante térmico.
Já a condutividade térmica da fibra cerâmica pode variar entre 0,02 a 0,08 Watts por metro por Kelvin (W/(m·K)), porém, esses valores variam dependendo da marca da fibra cerâmica.
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