Condução

Condução é o processo de transferência de grandezas físicas entre pontos de um sistema, guiada por gradientes dessas grandezas. Os tipos mais comuns são a condução térmica de calor e a condução elétrica de corrente. Em ambos os casos não há movimento macroscópico de massa: o fluxo resulta de interações entre partículas e de diferenças de temperatura ou de potencial elétrico.

Condução térmica: o calor é transferido por colisões e interações entre partículas, via vibrações da rede e, em metais, por elétrons livres. A taxa de transferência é descrita pela lei de Fourier: q = -k ∇T, em que k é a condutividade térmica e ∇T o gradiente de temperatura. Condutividade e resistência térmica dependem do material e da temperatura; a condução pode ser anisotrópica em materiais com estrutura direcional.

Condução elétrica: envolve o movimento de portadores de carga sob um campo elétrico. Em muitos materiais, são elétrons livres; em outros, lacunas e íons também participam. A lei de Ohm estabelece J = σ E, com J o fluxo de corrente, σ a condutividade elétrica e E o campo elétrico. A condutividade varia com temperatura, dopagem e grau de impurezas; metais geralmente apresentam alta condutividade, isolantes baixa, semiconductores intermediária. Em temperaturas muito baixas, alguns materiais exibem superconductividade, com resistência elétrica próxima de zero.

Aplicações: a condução térmica é levada em conta no projeto de isolamento térmico, trocadores de calor e gestão de calor em dispositivos eletrônicos. A condução elétrica é central para circuitos, condutores e componentes de potência, com atenção às perdas e à estabilidade de operação. Em nanoescala ou em interfaces, a condução pode apresentar comportamentos complexos, como condução em contatos ou condução ballistic.