A condução de calor nos sólidos é, sob muitos aspectos, ssemelhante à condução de eletricidade em condutores elétricos. Em um condutor, o fluxo de eletricidade é determinado por uma diferença de potencial, assim como o fluxo de calor é determinado por uma diferença de temperatura. Na condução elétrica, a carga elétrica é transportada de um ponto em um condutor para outro, pela movimentação dos elétrons; na condução térmica, o calor é transportado de um ponto do sólido para outro pela vibração das moléculas do sólido devida ao aumento de energia.
A condução de calor é governada pela lei de Fourier: a taxa de transferência de calor (Q) entre dois pontos suficientemente próximos em um meio é proporcional à diferença de temperatura entre os dois pontos (T1-T2) dividida pela distância entre eles (Δx) e a área normal da direção do fluxo de calor (A). A constante de proporcionalidade é chamada de coeficiente de condutividade térmica do material (k). Matematicamente, esta afirmação pode ser representada assim:
Q = k A ( T1 - T2 )/Δx
onde Q é a taxa de transferência de calor em Watts.
O fluxo da corrente elétrica é governado pela lei de Ohm, que afirma que a corrente elétrica (l) que flui entre dois pontos em um condutor é igual à diferença de potencial entre os dois pontos (V1-V2) dividida pela resistência elétrica entre eles. A lei de Ohm pode ser representada assim:
I = ( V1- V2 )/R
As equações acima sugerem que a analogia a seguir pode ser comprovada:
| Condução térmica
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Condução elétrica
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|---|
| Taxa de fluxo térmico: Q
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Corrente elétrica: I
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| Diferença de temperatura: ΔT = T1 - T2
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Diferença de potencial: ΔV = V1 - V2
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| Resistência térmica: Rthermal = Δx/(kA)
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Resistência elétrica = R
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A figura a seguir mostra a analogia entre os dois fenômenos.
