Propriedades Físicas da Matéria

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1 Propriedades Físicas da Matéria Condutividade Térmica k Massa Específica ρ Calor Específico a Pressão Constante cp Difusividade Térmica α Viscosidade Cinemática (ν) ou Dinâmica (μ) Coeficiente de Expansão Volumétrica (β)

2 Características da Condutividade Térmica pode ser calculada experimentalmente fazendo uso da Lei de Fourier: k= q,, dt / dx pode ser: isotrópico (igual em todas as direções) anisotrópico k x k y k z

3 Condutividade Térmica Diferentes mecanismos de acordo com a natureza: Sólidos metálicos (condutores elétricos) cerâmicas Fluidos líquidos gases Material Isolante

4 Distribuição de valores da condutividade térmica

5 Condutividade Térmica de Sólidos A condutividade térmica pode ser escrita como uma composição de dois fatores: k s =k e k r onde: k r representa a transferência de energia pela rede de ligações atômicas/moleculares k e representa a transferência de energia por transferência de elétrons entre átomos.

6 Comportamento da Condutividade Térmica com a Temperatura Condutividade Termica [W/m.K] Prata Cobre Ouro Aluminio Tungstenio Platina Ferro Oxido de Aluminio Aco Inoxidavel Ceramicos Quartzo Fundido Temperatura [K] 4000

7 Condutividade Térmica em Fluidos Fluidos = ligações moleculares muita mais fracas que dos sólidos (menor condutividade) Sólido Líquido Gás

8 Condutividade Térmica em Gases Transferência de energia em gases ocorre basicamente por colisões (Teoria Cinética dos gases) n = número de moléculas / volume k l =n c onde c= vel. média das moléculas =percurso médio das moléculas Efeitos em função do aumento de: TEMPERATURA: c aumenta k aumenta com a temperatura!!!! PRESSÃO: n aumenta e λ diminuem k sem mudança significativa

9 0.3 Comportamento da Condutividade Térmica de Alguns Gases Condutividade Termica [W/m.K ] Hidrogenio Helio A r D ioxido de Carbono V apor d'agua(1 atm) R Temperatura [K ]

10 Condutividade Térmica em Líquidos o mecanismo que explica a condução em líquidos não metálicos é mais complexo e ainda não está bem estabelecido. de maneira geral para os líquidos: a condutividade térmica aumenta com aumento de temperatura (excessões: água e glicerina) a condutividade diminui com o aumento do peso molecular metais fundidos têm condutividade térmica muito maior que os outros líquidos

11 Condutividade Térmica em Líquidos Agua Condutividade Termica [W/m.K] Amonia R-12 Oleo de Motor Glicerina Temperatura [K]

12 Sistemas de Isolamento Térmico São compostos normalmente por uma combinação de dois materiais (gás + fibras ou pó ou flocos) O conceito de Condutividade Térmica Efetiva é utilizado. Neste caso, a condutividade aparente é função de diversos parâmetros: caminho percorrido pelo fluxo e as diversas formas de transferência de calor internas Isolamento Celular: nome dado ao isolante quando existe uma matriz rígida.

13 Difusividade Térmica O rearranjo das equações de condução levam ao aparecimento de uma relação entre outras propriedades que denominamos Difusividade Térmica (α): = k c p esta propriedade permite avaliar a velocidade com que o calor se difunde em um dado material. útil em problemas que envolvem condução transiente