Condução

Condução é o mecanismo de transferência de calor no qual a energia térmica é transferida de um ponto a outro através da interação de átomos ou moléculas da matéria. A condução ocorre em sólidos, líquidos e gases.

A condução não envolve nenhum movimento volumétrico da matéria. Os gases transferem calor através de colisões diretas de moléculas energéticas e sua condutividade térmica é baixa se comparada aos sólidos, pois trata-se de um meio diluído. A condução de energia em líquidos é a mesma dos gases, exceto pela situação ser consideravelmente mais complexa, uma vez que as moléculas estão mais próximas e os campos de força moleculares exercem uma forte influência na troca de energia no processo de colisão. Sólidos não metálicos transferem calor por vibrações reticulares, portanto não há movimento do meio à medida que o calor se propaga. Metais são melhores condutores do que não metais em temperaturas normais, pois eles possuem elétrons livres para carregar energia térmica.

A transferência de calor por condução obedece à lei de Fourier, que diz que a taxa de condução do calor Qcondução é proporcional à área de transferência de calor e ao gradiente de temperatura (dT/dx), ou:

Qcondução = - K A (dT/dx)

onde K, a condutividade térmica, mede a capacidade do material de conduzir calor. As unidades de K são W/m.oC ou (Btu/s)/pol.oF. Para camada plana exibida abaixo, a taxa de condução de calor é dada por,

Q condução = - K A ( T H - T C )/L

Esta figura mostra os intervalos de valores de condutividade térmica para líquidos, sólidos não metálicos e metais puros em condições normais de temperatura e pressão.

Dependência de temperatura da condutividade térmica (K)

Para a maioria dos materiais, K varia com a temperatura. Ele aumenta com a temperatura em gases sob baixas pressões, mas pode aumentar ou cair em metais ou líquidos.

A tabela a seguir lista as condutividades térmicas (em W/m.oK) em relação à temperatura (em oK) para alguns materiais: