O que são materiais condutores de calor?

O materiais condutores de calor são aqueles que permitem que o calor seja transferido de forma eficiente entre uma superfície (ou um líquido) com alta temperatura e outra com temperatura mais baixa.

Materiais condutores de calor são usados ​​em diferentes aplicações de engenharia. Entre as aplicações mais importantes estão a construção de equipamentos de refrigeração, equipamentos de dissipação de calor e em geral qualquer equipamento que requeira troca de calor em seus processos..

Os materiais que não são bons condutores de calor são conhecidos como isolantes. Entre os isolantes mais utilizados encontram-se a cortiça e a madeira.

É comum que materiais que conduzem bem o calor também sejam bons condutores de eletricidade. Alguns exemplos de bons materiais condutores de calor e eletricidade são alumínio, cobre e prata, entre outros..

Diferentes materiais e suas respectivas propriedades de condução de calor podem ser encontrados em manuais de química que resumem os resultados experimentais de condução realizados nesses materiais..

Condução de calor

Condução é a transferência de calor que ocorre entre duas camadas do mesmo material ou entre superfícies em contato de dois materiais que não trocam matéria..

Nesse caso, a transferência de calor nos materiais ocorre graças aos choques moleculares que ocorrem entre as camadas ou superfícies..

Choques moleculares permitem a troca de energia interna e cinética entre os átomos do material.

Assim, a camada ou superfície com átomos de maior energia interna e cinética transfere a energia para as camadas ou superfícies de menor energia, aumentando assim sua temperatura..

Diferentes materiais têm diferentes estruturas moleculares, o que faz com que nem todos os materiais tenham a mesma capacidade de conduzir calor.

Condutividade térmica

Para expressar a capacidade de um material ou fluido de conduzir calor, a propriedade física "condutividade térmica" é usada, que geralmente é representada pela letra k.

A condutividade térmica é uma propriedade que deve ser encontrada experimentalmente. Estimativas experimentais de condutividade térmica para materiais sólidos são relativamente simples, mas o processo é complexo para sólidos e gases..

A condutividade térmica para materiais e fluidos é relatada para uma quantidade de material com uma área de fluxo de 1 pé quadrado, uma espessura de 1 pé, por uma hora a uma diferença de temperatura de 1 ° K.

Materiais condutores de calor

Embora em teoria todos os materiais possam transferir calor, alguns têm melhor condução do que outros.

Na natureza existem materiais como o cobre ou o alumínio que são bons condutores de calor, porém a ciência dos materiais, a nanotecnologia e a engenharia têm permitido a criação de novos materiais com boas propriedades de condução..

Enquanto um material condutor de calor como o cobre, encontrado na natureza, tem uma condutividade térmica de 401 W / K m, nanotubos de carbono fabricados com condutividades térmicas próximas a 6.600 W / K m foram relatados..

Os valores de condutividade térmica para vários materiais podem ser vistos na tabela a seguir:

Referências

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