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De acordo com a teoria molecular, as moléculas, nos sólidos, vibram em torno de suas posições de equilíbrio. Ao receber calor, a molécula aumenta sua amplitude de vibração até ceder energia recebida à molécula vizinha, que por sua vez procederá da mesma forma. Então há propagação do calor sem que haja arraste de matéria.
A quantidade de calor que irá fluir através de uma substância, por condução, sob regime estacionário, depende de cinco fatores:
área de secção do material através do qual o calor flui;
da diferença de temperatura entre o "lado quente" e o "lado frio";
do tempo durante o qual o calor flui;
da espessura do material;
da condutividade térmica (k) da substância.
A equação usada é a da "Lei de Fourier":
Pela equação, podemos perceber que a corrente de calor é grande para um material com grande valor de condutividade térmica. Tal substância é denominada "bom" condutor de calor e pode ser utilizada como aproximação de uma parede diatérmica. Os metais são tipicamente bons condutores de calor, o cobre é um dos melhores. Em contraste, uma substância com pequeno valor de condutividade térmica é um condutor pobre de calor, porém um bom isolante.
Citamos alguns valores da condutividade térmica (k) de algumas substâncias:
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Substância |
Coeficiente
de Condutividade Térmica: k |
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Prata |
0,99 |
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Cobre |
0,92 |
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Ouro |
0,70 |
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Alumínio |
0,49 |
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Latão |
0,26 |
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Ferro |
0,16 |
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Aço |
0,11 |
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Chumbo |
0,083 |
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Mercúrio |
0,0197 |
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Vidro |
0,0025 |
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gelo (0°C) |
0,0022 |
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concreto |
0,002 |
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água |
0,0015 |
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cerâmica |
0,0011 |
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cortiça |
0,0004 |
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amianto |
0,0002 |
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madeira |
0,0002 |
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lã |
0,000086 |
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fibra de vidro |
0,000075 |
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ar |
0,000057 |
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oxigênio |
0,000056 |
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isopor |
0,000024 |
Experiência
Materiais utilizados:
Dois calorímetros de tamanhos diferentes
becker
cuba de metal
termômetro
paquímetro
balança
ebulidor
cronômetro
água e gelo.
Procedimentos:
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- Obter a capacidade térmica (C) do calorímetro 2; - Medir as dimensões do condutor de cobre; - Colocar uma massa (282,5g) de água aquecida ( oC) no calorímetro 2; - Colocar uma massa ( g) de gelo ( oC) no calorímetro 1; - Deixar apenas o metal condutor como ligação entre os dois calorímetros; - Calcular a variação de temperatura dentro do calorímetro 2 a cada 5 min. |
Resultados:
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DT (oC) |
Dt (s) |
DTq (oC) |
DQ (cal) |
k (caloC/s) |
L (cm) |
A (cm2) |
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kmédio Obtido |
k real |
E% |
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_____ |
____ |
__% |
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- Analisar os resultados obtidos
- Fazer uma conclusão sobre todo o experimento
