Uma propriedade da matéria importante é definida pela lei de Fourier. Qual é ela? Qual é seu significado físico? Quais são suas unidades?
Passo 1
Então, a gente tem um exercício que fala sobre uma propriedade da matéria definida pela lei de Fourier. A gente vai precisar entender o que é a lei de Fourier, qual propriedade ela define, o que essa propriedade significa fisicamente e quais são as suas unidades. Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a lei de Fourier. Ela é uma lei fundamental da termodinâmica que descreve como o calor é transferido através de materiais. Basicamente, a lei de Fourier diz que o fluxo de calor (a quantidade de calor que passa por uma área em um tempo) é proporcional ao gradiente de temperatura (a diferença de temperatura por unidade de comprimento).
A fórmula da lei de Fourier é:
Onde:
-
é o fluxo de calor, -
é a condutividade térmica, -
é o gradiente de temperatura.
Passo 3
Agora, vamos identificar qual propriedade da matéria é definida por essa lei. Observando a fórmula, vemos que
é o coeficiente de proporcionalidade entre o fluxo de calor e o gradiente de temperatura. Esse
é conhecido como condutividade térmica.
Passo 4
Vamos entender o que é a condutividade térmica. Fisicamente, ela mede a capacidade de um material em conduzir calor. Quanto maior a condutividade térmica, mais facilmente o calor passa pelo material. Por exemplo, metais geralmente têm alta condutividade térmica, enquanto materiais como madeira têm baixa condutividade térmica.
Passo 5
Por fim, vamos falar das unidades da condutividade térmica. Na fórmula
,
é medido em watts por metro quadrado (
),
em kelvin por metro (
). Para que as unidades se equilibrem,
deve ter unidades de
.
Resposta
A propriedade definida pela lei de Fourier é a condutividade térmica. Fisicamente, ela representa a capacidade de um material em conduzir calor. As unidades da condutividade térmica são watts por metro-Kelvin, ou seja,
.
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