Lei de Fourier

De acordo com a figura acima, consideremos uma placa feita de um mesmo material. Vamos supor que L seja a espessura e A, a área desse material. Vamos supor também que T1 e T2 sejam as temperaturas das faces da placa, e sempre constantes. Caso T1 > T2, haverá transmissão de calor da face esquerda para a face direita.

Em fatos históricos, o primeiro cientista a realizar estudos detalhados sobre a transmissão de calor por condução foi o físico Joseph Fourier. Através de experimentos ele conseguiu formular matematicamente a “rapidez” com que o calor é transmitido por condução.

Podemos definir matematicamente que o fluxo de calor    nada mais é do que o quociente do calor Q transmitido de uma face para outra, num intervalo de tempo ΔT, então o fluxo de calor é definido por:

No SI, a unidade do fluxo de calor é J/s, que é equivalente a watt (W); isto é, a unidade do fluxo de calor é igual à unidade de potência. Os experimentos de Fourier mostraram que:

Onde k é uma constante que depende do material e é denominada condutividade térmica do material. Da equação acima temos:

Assim, no SI teremos:

Podemos também expressar o calor em calorias e a diferença de temperatura em ºC. assim:

De acordo com a faixa de temperatura, podemos verificar que há uma variação no valor da unidade de k. Portanto, podemos verificar que a condutividade dos materiais metálicos é muito maior do que em outros materiais. Os metais são bons condutores, e os materiais com pequena condutividade são chamados isolantes. Um exemplo básico de materiais isolantes são o isopor, a lã, o amianto, etc.