Calculadora de condutividade térmica

A condutividade térmica descreve a facilidade com que um material conduz calor. Um valor alto significa que o calor atravessa o material com eficiência; um valor baixo indica isolamento térmico. Esta calculadora rearranja a lei de Fourier para condução unidimensional em regime permanente através de uma camada plana: k = Q̇L/(AΔT). Nessa expressão, k é a condutividade térmica, Q̇ a taxa de transferência de calor, L a espessura, A a área perpendicular ao fluxo e ΔT a diferença de temperatura entre as duas faces. A unidade SI é watt por metro-kelvin, escrita W/(m·K). Uma diferença de temperatura tem o mesmo valor numérico em kelvins e graus Celsius; por isso, uma diferença medida em °C pode ser informada diretamente em kelvins. Não substitua ΔT por temperaturas absolutas: use a temperatura da face quente menos a da face fria. A taxa de transferência de calor é potência em watts, não energia térmica acumulada em joules. Se o experimento registra energia durante um intervalo, divida os joules pelos segundos antes de usar a calculadora. A lei de Fourier prevê que o fluxo de calor aumenta com a condutividade, a área e a diferença de temperatura, enquanto uma camada mais espessa o reduz. Isolar a condutividade nessa lei é comum em ensaios de placa quente protegida, laboratórios didáticos, análise de materiais de construção e estudos preliminares de isolamento. Valores representativos abrangem várias ordens de grandeza. Gases e espumas têm valores baixos; isolantes de construção costumam ficar na faixa de centésimos de W/(m·K); vidro e concreto são mais altos, e metais podem atingir dezenas ou centenas de W/(m·K). O cálculo pressupõe regime permanente, material uniforme, condutividade constante, fluxo unidimensional e resistência térmica de contato desprezível. A convecção e a radiação nas superfícies devem ser controladas ou contabilizadas separadamente. Umidade, temperatura, densidade, orientação dos grãos, variações de fabricação e defeitos podem alterar a condutividade aparente. Para paredes multicamadas, geometrias curvas, aquecimento transiente ou propriedades dependentes da temperatura, use uma rede de resistências térmicas ou um modelo mais completo. Valores experimentais devem incluir as incertezas da espessura, área, sensores e correções de perdas de calor. Trate o resultado como estimativa ideal, a menos que a montagem atenda a uma norma de ensaio reconhecida.