Sobre o mecanismo de condução, analise as afirmações a seguir. A condutividade térmica é uma propriedade térmica intrínseca do material e independe da temperatura. II. A Lei de Fourier unidimensional, qx=-k d/dx apresenta o sinal negativo, pois o calor é sempre transferido na direção em que a temperatura decresce. III. A condutividade térmica é ditas anisotrópica quando independe da direção. IV. A condutividade térmica em sólidos é geralmente maior do que em líquidos e, nestes, é maior do que em gases, mostrando uma tendência que ocorre devido às diferenças no espaçamento intermolecular nos respectivos estados.

Introdução

Esta questão aborda os conceitos fundamentais de transferência de calor por condução, especificamente a Lei de Fourier e as propriedades dos materiais envolvidas. Para responder corretamente, é necessário analisar cada afirmação com base na termodinâmica e na física dos materiais.

Análise das Afirmações

Vamos examinar cada item proposto no enunciado para determinar sua veracidade:

• I. Condutividade térmica e temperatura: A condutividade térmica (k) é de fato uma propriedade intrínseca do material. No entanto, ela não é independente da temperatura. Em geral, a condutividade varia conforme a temperatura do corpo. Por exemplo, em metais puros, a condutividade tende a diminuir com o aumento da temperatura. Portanto, esta afirmação é incorreta.
• II. Lei de Fourier: A equação apresentada é a formulação matemática da Lei de Fourier para condução unidimensional: q_x = -k \frac{dt}{dx}. O sinal negativo é essencial porque o fluxo de calor (q_x) ocorre naturalmente do ponto de maior temperatura para o de menor temperatura (sentido contrário ao gradiente de temperatura positivo). Isso está alinhado com a Segunda Lei da Termodinâmica. Portanto, esta afirmação é correta.
• III. Anisotropia: Materiais isotrópicos possuem propriedades que não dependem da direção de medição. Já os materiais anisotrópicos possuem propriedades que variam dependendo da direção (como a madeira, onde a condução é diferente paralela ou perpendicular às fibras). A afirmação inverte os conceitos, dizendo que anisotrópico é quando independe da direção. Portanto, esta afirmação é incorreta.
• IV. Estados da matéria: Existe uma tendência geral bem estabelecida: Sólidos > Líquidos > Gases. Isso ocorre porque nos sólidos as moléculas estão mais próximas e organizadas, facilitando a transferência de energia vibracional ou eletrônica. Nos gases, as moléculas estão muito distantes, dificultando a condução direta. A explicação sobre o espaçamento intermolecular é fisicamente correta. Portanto, esta afirmação é correta.

Conclusão

Com base na análise detalhada:

• Afirmativa I: Falsa (depende da temperatura).
• Afirmativa II: Verdadeira (Lei de Fourier correta).
• Afirmativa III: Falsa (definição invertida de anisotropia).
• Afirmativa IV: Verdadeira (ordem de grandeza correta entre estados).

As únicas afirmações corretas são a II e a IV.

Alternativa B