Explique o sentido físico da propriedade difusividade térmica de um material.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para explicar o que é a propriedade da difusividade térmica de um material. Esse assunto faz parte da matéria de Transferência de Calor. Para resolver, vamos precisar entender como o calor se propaga nos materiais e quais fatores influenciam essa propagação.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é difusividade térmica. Basicamente, ela indica a velocidade com que o calor se espalha dentro de um material. Imagine que você coloca um cubo de metal e um cubo de madeira na mesma temperatura e depois aquece uma das extremidades de ambos. A difusividade térmica vai dizer qual dos materiais vai aquecer mais rápido na outra extremidade.
Passo 3
Para calcular a difusividade térmica, usamos a seguinte fórmula:
Onde:
-
é a difusividade térmica, -
é a condutividade térmica do material, -
é a densidade, -
é o calor específico a pressão constante.
Passo 4
Vamos explicar cada termo dessa fórmula:
- Condutividade térmica (
): mede quão bem um material conduz calor. Materiais com alta condutividade, como metais, transferem calor rapidamente. - Densidade (
): indica a massa por unidade de volume. Materiais mais densos têm mais partículas para absorver e transferir o calor. - Calor específico (
): quantia de calor necessária para aumentar a temperatura de uma unidade de massa do material em 1°C.
Passo 5
Então, a difusividade térmica combina esses três fatores para nos dizer como o calor vai se comportar no material. Se um material tem alta difusividade, ele aquece e esfria rapidamente. Se tem baixa difusividade, o aquecimento e resfriamento são mais lentos.
Passo 6
Por exemplo, o aço tem uma difusividade térmica maior que o concreto. Isso significa que o aço vai transferir calor mais rápido, enquanto o concreto vai demorar mais para aquecer ou esfriar.
Resposta
A difusividade térmica de um material representa a rapidez com que o calor se propaga nele, combinando sua capacidade de conduzir calor, densidade e calor específico, indicando quão velozmente o material aquece ou esfria.