Responda as questões abaixo: Bons condutores de calor, como os metais, em geral são bons condutores elétricos; isolantes elétricos, como a madeira, em geral são maus condutores de calor. Explique porque existe uma relação entre a condução elétrica e a condução térmica desses materiais.
Passo 1
Vamos resolver uma questão sobre condução elétrica e condução térmica em materiais. A pergunta nos pede para explicar por que bons condutores elétricos, como os metais, geralmente também são bons condutores de calor, e por que isolantes elétricos, como a madeira, tendem a ser maus condutores de calor. Para isso, vamos precisar entender como os elétrons se comportam nesses materiais e como isso afeta a transferência de energia.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre condutividade elétrica. Em materiais condutores, como os metais, há muitos elétrons livres. Esses elétrons não estão fortemente ligados aos átomos e podem se mover facilmente quando aplicamos uma diferença de potencial (como uma bateria). É esse movimento de elétrons que permite a passagem da corrente elétrica.
Passo 3
Agora, sobre a condutividade térmica. O calor se propaga através de um material pela vibração das partículas que o compõem. Em metais, além dessas vibrações, os elétrons livres também contribuem para a transferência de calor. Eles conseguem transportar energia térmica rapidamente através do material.
Passo 4
Em contraste, isolantes elétricos, como a madeira, têm poucos ou nenhum elétron livre. Isso significa que não há elétrons disponíveis para conduzir a corrente elétrica. Além disso, como os elétrons livres também ajudam na condução de calor nos metais, a ausência desses elétrons em isolantes reduz significativamente a capacidade do material de transferir calor.
Passo 5
Portanto, a presença de elétrons livres em um material facilita tanto a condução elétrica quanto a térmica. Sem esses elétrons, como nos isolantes, a condução de ambos os tipos de energia é dificultada.
Resposta
Existe uma relação entre condução elétrica e térmica porque os elétrons livres presentes em bons condutores elétricos também facilitam a transferência de calor. Nos metais, esses elétrons permitem o fluxo de corrente elétrica e, ao mesmo tempo, transportam energia térmica eficientemente. Já nos isolantes, a ausência de elétrons livres impede tanto a condução elétrica quanto a térmica, tornando-os maus condutores de calor.