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:
alpha = krho cp
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.

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