UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR CAMPUS UNIVERSITRIO DE ABAETETUBA FACULDADE DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA DISCIPLINA: CINCIA DOS MATERIAIS PROFESSOR: MARCELO SILVA

EFEITOS DA TEMPERATURA NOS MATERIAIS

JOELSON DOS SANTOS REGO MANDERSON R. RODRIGUES MATEUS MARTINS RODRIGUES PEDRO ALAM DE ARAJO SARGES SANDRO DA SILVA PAGANELLI

ABAETETUBA 2010

IntroduoTemperatura uma grandeza fsica que mensura a energia cintica mdia de cada grau de liberdade de cada uma das partculas de um sistema em equilbrio trmico. Esta definio anloga a afirmar-se que a temperatura mensura a energia cintica mdia por grau de liberdade de cada partcula do sistema uma vez consideradas todas as partculas de um sistema em equilbrio trmico em um certo instante. A rigor, a temperatura definida apenas para sistemas em equilbrio trmico. Todos os materiais so formados por molculas (menor parte da matria que conserva as caractersticas de uma substncia), sendo que a maioria dos materiais que encontramos na natureza so formados pela mistura de diferentes substncias. O efeito do aumento de energia trmica num material o aumento da velocidade com que as molculas se movem (vibram) no material. O aumento de temperatura se d por que a temperatura que sentimos um indicativo da energia cintica com que as molculas esto vibrando, ou seja, o quo rpido as molculas esto se movimentando. O estado fsico de um material, slido, lquido ou gasoso, devido interao eltrica existente entre as molculas das substncias de que formado o material. Com o aumento da energia trmica das molculas, ou seja, com o aumento da intensidade com que vibram as molculas, chega-se a uma certa temperatura onde a intensidade da vibrao suficiente para superar a interao molecular existente. Ento ocorre a mudana de estado. As molculas de um slido vibram em torno de uma posio fixa; na mudana para o estado lquido as molculas deixam de ter esta posio fixa de vibrao, e com isso podem se deslocar de um lugar para outro. Na mudana do estado lquido para o gasoso, as molculas deixam de ter interaes entre si e passam a se movimentar para qualquer direo, se movendo pelo ambiente todo em que estiver o gs. A diminuio da quantidade de energia trmica simplesmente faz com que os mesmos fenmenos aconteam, s que em ordem contrria.

Efeitos da Temperatura nos Metais

Os cristais plasticamente deformados tem mais energia que os cristais no-deformados, devido a existncia de grande quantidade de discordncias. Como possvel reacomodar os tomos? Para reacomodarmos o material, devemos aquecer o material acima da temperatura de recristalizao durante um certo tempo. A manuteno do material a uma temperatura suficientemente elevada faz com que a vibrao trmica dos tomos permita maior mobilidade das discordncias. Mesmo em temperaturas inferiores a temperatura de recristalizao, as discordncias so bastante mveis para arranjos regulares e mesmo se aniquilarem (somente as discordncias de sinais opostos). Este processo chamado de RECUPERAO e, embora no mude a microestrutura, restaura parcialmente a maciez (menor resistncia e maior ductilidade ). A maciez original inteiramente restaurada pelo aquecimento acima de temperatura de recristalizao, quando se formam novos gros com baixa densidade de discordncias. Os gros se desenvolvem at que a estrutura toda esteja RECRISTALIZADA. A microestrutura resultante equiaxial. Quanto a resistividade eltrica do Material, a resistividade eltrica de um material uma funo da temperatura. A funo crescente ou decrescente conforme os materiais sejam isoladores, semicondutores ou condutores, dependendo em particular da maior ou menor variao dos parmetros mobilidade, e densidade de cargas livres, n. A condutividade de um material pode em geral escrever-se

(T) = 1/ (T) = n(T) (T)eAssociados ao aumento da temperatura encontram-se, em geral, dois efeitos: o aumento da energia cintica dos eltrons, que eleva a densidade de eltrons livres disponveis para suportar o fenmeno da conduo eltrica, e o aumento da agitao trmica dos tomos, que, pelo contrrio, reduz a mobilidade das cargas eltricas. a preponderncia de um ou outro destes mecanismos que conduz diferena de comportamentos manifestada pelos materiais isoladores, semicondutores e condutores. Em geral, pode dizer-se que: (i) a resistividade dos materiais condutores aumenta com a temperatura, designadamente devido degradao da mobilidade e ao no significativo aumento do nmero de eltrons livres disponveis para a conduo (nestes materiais a densidade de cargas livres , por si s, bastante elevada temperatura ambiente). Com efeito, metais como a platina, o ouro, o alumnio e o cobre apresentam coeficientes de temperatura positivos; (ii) a resistividade dos materiais isoladores e semicondutores diminui com a temperatura, devido preponderncia do aumento do nmero de cargas livres sobre a degradao da mobilidade. Materiais semicondutores como o silcio e o germnio, ou isoladores como o xido de silcio, apresentam coeficientes de temperatura negativos. A dependncia da resistividade com a temperatura vulgarmente especificada atravs de dois parmetros alternativos (mas equivalentes): o coeficiente de variao relativa

K-1, kelvin-1 expresso em kelvin-1, e em que R20 representa o valor nominal da resistncia medido temperatura de referncia de 20 C, ou ento a sensibilidade da mesma expressa em ppm/K (partes-por-milho por grau kelvin). Por exemplo, um elemento cuja resistncia a 20 C e coeficiente de temperatura so, respectivamente, R20 e 20, apresenta a uma temperatura TA um valor R = R20 [1 + 20(TA-20)] Por outro lado, quando a dependncia especificada em ppm/K, a expresso da resistncia em funo da temperatura dada por R = Rnom [1 + ppm*10-6(TA - Tref)] em que Rnom define o valor nominal da resistncia temperatura de referncia, Tref . MATERIAL prata cobre ouro alumnio tungstnio nquel ferro nicrmio constantan COEFICIENTE TEMPERATURA ( 3.8*10-3 3.93*10-3 3.4*10-3 3.91*10-3 5*10-3 6*10-3 5.5*10-3 4.4*10-4 8*10-620

)

Tabela:Coeficiente de temperatura de diversos materiais.

O QUE RECRISTALIZAO?

Purificao

por

recristalizao:

O produto obtido de uma reao qumica, na maioria das vezes, encontra-se no estado impuro, e necessrio purific-lo. Quando se dissolve uma substncia slida num solvente, a quente, e depois, por resfriamento, obtm-se novamente o estado cristalino, este processo chama-se recristalizao. O composto a ser purificado deve ser solvel num solvente (ou mistura de solventes) a quente, e de pequena solubilidade a frio. Se a impureza for insolvel a quente, separa-se a mesma por filtrao da mistura aquecida. No caso oposto, ou seja, se a impureza for solvel a frio, o composto passa ao estado slido, deixando as impurezas em soluo. O difcil a escolha do solvente ideal, isto , o meio cristalizante. A solubilidade do composto num certo solvente pode ser encontrada em manuais de laboratrio ou ento por experimentao: Adiciona-

se pequenas amostras do material em tubos de ensaio contendo diferentes solventes e aquecendo-os em banho-maria at a fervura, verificando a solubilidade em cada um. Feito o aquecimento da mistura, o prximo passo a filtrao a vcuo da soluo, obtendo-se a substncia purificada em soluo e retendo as impurezas no filtro. D-se preferncia filtrao a vcuo por ser esta mais eficaz e mais rpida do que a filtrao comum, alm de fornecer um slido com baixo grau de umidade. O frasco contendo a soluo da substncia pura ento resfriada, de modo a cristalizar o soluto. Algumas cristalizaes no ocorrem espontaneamente, devido tendncia de certos compostos a formarem solues supersaturadas. Neste caso necessrio adicionar soluo alguns cristais do composto ou atritar as paredes do frasco provocando ranhuras no vidro, para que se desprendam minsculos fragmentos deste, que serviro de ponto de apoio para a formao dos cristais do soluto. Em seguida, aps a cristalizao do soluto, faz-se nova filtrao, ficando agora retidos os cristais da substncia pura e deixando passar a gua. Etapas da recristalizao: 1-Dissolver o slido, adicionado uma pequena quantidade de solvente quente. 2-Filtrar a quente removendo alguma impureza insolvel (toda a vidraria deve estar pr-aquecida). 3-Esfriar lentamente, formando cristais puros. 4-Coletar os cristais, filtrar em funil de bchner.

Dilatao trmica o aumento do volume de um corpo ocasionado pelo agitamento de suas molculas.

ConceitosTemperatura uma grandeza fsica pela qual avaliamos o grau de agitao trmica das molculas de uma substncia (slida, lquida ou gasosa). As escalas utilizadas em tal avaliao podem ser a escala Celsius ou a Kelvin, que so centgrados, ou seja, a diferena entre o ponto de fuso e o ponto de ebulio da gua igual a cem divises de escala. Alm dessas, existe a escala Fahrenheit. Calor a energia trmica em trnsito provocada por diferenas de temperaturas, ou seja, se dois corpos, em temperaturas diferentes, forem

postos juntos (contato trmico), a energia trmica do corpo de maior temperatura ser transferida espontaneamente para o corpo de menor temperatura. Essa energia deslocada chamamos calor. Conceitualiza-se dois tipos de calor (abreviado pela letra Q): o calor sensvel, que a quantidade de calor que um corpo cede ou absorve, provocando apenas variao de temperatura, e o calor latente ou oculto, que a quantidade de calor cedida ou absorvida provocando apenas mudana no estado fsico. Existem trs formas de transmisso de calor: conduo trmica, quando a energia transportada de molcula a molcula (sem que estas sejam deslocadas), encontrada em slidos; conveco trmica, que ocorre em substncias fluidas (lquido+gasoso), e irradiao trmica, que o calor transferido ou irradiado como ondas eletromagnticas (ondas de calor, calor radiante). Ocorre, por exemplo, entre o Sol e a Terra e no interior dos fornos de microondas.

Coeficiente de dilatao trmica Frmula genrica: materiais isotrpicos Nos materiais isotrpicos pode-se calcular a variao de comprimento e conseqentemente de volume em funo da variao de temperatura:

variao do comprimento em metros (m) ; coeficiente de dilatao linear em 1/Kelvin (K 1) ; comprimento inicial em metros (m) ; variao de temperatura em Kelvin (K) ou em graus Celsius (C). Nota: Visto que se utiliza uma variao, uma diferena, indiferente que a unidade de medida da temperatura seja graus Celsius ou Kelvin pois ambas so centigradas. Se o coeficiente de dilatao for dado em Fahrenheit, a temperatura do clculo deve ser tambm Fahrenheit.

Tensor de dilatao trmica: materiais anisotrpicos Os materiais cristalinos no cubicos apresentam uma dilatao anisotrpica:o seu coeficiente de dilatao varia com a direo. Para descrever a sua dilatao recorre-se a um tensor simtrico de ordem 2:

Por exemplo, para uma rede triclnica necessrio conhecer seis coeficientes de dilatao ortogonais, que no tm necessariamente que coincidir com os

eixos do cristal.A dilataa termica causada pela fadiga do material em atrito com o corpo. o caso do chocolate derretido. Os valores prprios do tensor de dilatao trmica ou coeficientes de dilatao linear principais , e , permitem obter o coeficiente de dilatao volmica trao do tensor:

Tipos de DilataoQuanto dilatao dos corpos, esta de trs tipos, uma vez que existem trs estados fsicos da matria (slido, lquido e gasoso).

Dilatao LinearNa dilatao linear (uma dimenso). O comprimento de uma barra aumenta linearmente. As barras dos trilhos ferrovirios so feitas com um espaamento para a dilatao no causar problemas. No que as barras dos trilhos ferrovirias sejam feitas no calor, mas para evitar que, com a dilatao trmica, o trilho seja retorcido, j no inverno, com as baixas temperaturas, os trilhos se "retraem", fazendo com que o espaamento entre os trilhos aumente, vale lembrar tambm que a dilatao no um fenmeno visvel, variando de acordo com o material e a temperatura. Importante saber tambm que a dilatao linear apenas terica, sendo que para que algo exista ele deve ser tridimensional, numa dilatao a matria ira dilatar em trs dimenses, mas como no possvel calcular essa dilatao, adota-se somente o calculo da dilatao linear.

A figura mostra uma barra metlica, em duas temperaturas diferentes: Verifica-se, experimentalmente, que:

A constante de proporcionalidade que transforma essa relao em uma igualdade o coeficiente de dilatao linear do material com o qual a pea foi construda. Desse modo temos:

L=L0T

Coeficientes de dilatao linearOs coeficientes de dilatao linear de algumas substncias e elementos qumicos a seguir indicados aplicam-se faixa de temperaturas indicada. Quando no indicada presume-se uma temperatura ambiente. Na realidade estes coeficientes variam com a temperatura mas assume-se a sua exatido na faixa indicada. Nota: clicando em cada um dos ttulos possvel reordenar a tabela. Substncia 10^6(mn.) 10^6(mx.) Faixa de temperaturas Glio 120,0 vgv ndio 32,1 Zinco e suas ligas 35,0 19,0 100 C-390 C Chumbo e suas ligas 29,0 26,0 100 C-390 C Alumnio e suas ligas 25,0 21,0 100 C-390 C Lato 18,0 21,0 100 C-390 C Prata 20,0 100 C-390 C Ao inoxidvel 19,0 11,0 540 C-980 C Cobre 18,0 14,0 100 C-390 C Nquel e suas ligas 17,0 12,0 540 C-980 C Ouro 14,0 100 C-390 C Ao 14,0 10,0 540 C-980 C Cimento(concreto) 6,8 11,9 Temp. ambiente Platina 9,0 100 C-390 C Vidro 8,6 20 C-300 C Cromo 4,9 Tungstnio 4,5 Temp. ambiente Vidro Pyrex 3,2 20 C-300 C Carbono e Grafite 3,0 2,0 100 C-390 C Silcio 2,6 Quartzo fundido 0,6 Dilatao Superficial Na dilatao superficial (superfcie = rea, logo, neste caso temos duas dimenses). A dilatao do comprimento e da largura de uma chapa de ao superficial. Se um disco ou chapa com um furo central dilatar, o tamanho do furo e da chapa aumentam simultaneamente. Ou seja, aquela em que predomina a variao em duas dimenses,isto , a variao da rea. Verifica-se, tambm experimentalmente, que o acrscimo S na rea de uma superfcie que apresenta variaes de temperatura diretamente proporcional

sua rea inicial So e correspondente variao de temperatura T.

A constante de proporcionalidade o coeficiente de dilatao superficial , tal que , =2, teremos: S=S0T Formula A = . Ao . ... s=s Dilatao Volumtrica Na dilatao volumtrica (calcula-se o volume, logo trs dimenses: altura, largura e comprimento). A dilatao de um lquido ou de um gs volumtrica. O coeficiente de dilatao volumtrica dado da seguinte forma: Coeficiente de dilatao linear X 3 (o nmero trs representa as dimenses altura, largura e comprimento) encontrando um novo valor que utilizado nos clculos onde se verifica a variao do volume. Utilizando-se o mesmo raciocnio anterior e introduzindo-se o coeficiente de dilatao volumtrica, tal que

= 3, teremos: V=V0T

CONDUTIVIDADE TRMICA

Em fsica , condutividade trmica, k, a propriedade de um material que reflete a sua capacidade de conduzir calor . Fourier's Lawheat conduction Ele aparece principalmente na Lei de Fourier para a conduo de calor . wattskelvinmetre A condutividade trmica medida em watts por kelvin - metro ( K -1 m -1, ou seja, / W (K ) m. m multiplicado por uma diferena de temperatura (em Kelvin, K) e uma rea (em metros quadrados, W 2) e dividido por uma espessura (em metros), a condutividade trmica prev a taxa de perda de energia (em watts, W) atravs de um pedao de material. O inverso da condutividade trmica a resistividade trmica.

MedioExistem vrias maneiras de medir a condutividade trmica. Cada um deles adequado para uma gama limitada de materiais, dependendo das propriedades trmicas e temperatura mdia. H uma distino entre o estado estacionrio e tcnicas de transiente. Em geral, as tcnicas de estado estacionrio, til quando a temperatura do material no muda com o tempo. Isso faz com que a anlise do sinal direto (estado estacionrio implica sinais constante). A desvantagem que uma instalao bem-engenharia experimental geralmente necessrio. O Bar Dividido (vrios tipos) o dispositivo mais usado para amostras de rocha consolidada. As tcnicas de transiente realizar uma medio durante o processo de aquecimento. Sua vantagem a medida mais rpida. Mtodos transientes so normalmente realizadas por sondas agulha.edit

Padres

ISBN 0-7381-0794-8 Norma IEEE 442-1981, "IEEE guia para medies de resistividade trmica do solo", ISBN 0-7381-0794-8 . soil thermal properties ISBN 0-7381-3277-2 IEEE Standard 98-2002, "Norma para a Elaborao dos

Procedimentos de Teste de Avaliao trmica de slidos Eltrica Materiais de isolamento", ISBN 0-7381-3277-2

Norma ASTM D5334-08, "Mtodo de Teste Padro para Determinao de condutividade trmica do solo e rocha macia por Needle Probe Processo trmico"

Norma ASTM D5470-06, "Mtodo de teste padro para propriedades de transmisso trmica de materiais termicamente condutiva isolao eltrica" Norma ASTM D5930-01, "Mtodo de teste padro para condutividade trmica de plsticos por meio de uma tcnica-Source Line transitria" Norma ASTM D2717-95, "Mtodo de teste padro para Condutividade Trmica de Lquidos" ISO 22007-2:2008 "Plsticos - Determinao da condutividade trmica e difusividade trmica - Parte 2: fonte de calor plano Transient (quente disco) mtodo" Nota: O que chamado o valor k de materiais de construo (por exemplo, vidro de janela), em os EUA, chamado de valor na Europa. R-value O que chamado U-value (= inverso do valor-R ) em os EUA, costumava ser chamado, valor de k na Europa, mas agora tambm chamado U-valor na Europa.

DefiniesO inverso da condutividade trmica a resistividade trmica, geralmente medida em kelvin-metros por watt (K m W -1). Ao lidar com uma quantidade conhecida de material, a sua condutividade trmica ea propriedade recproca, resistncia trmica, pode ser descrito. Infelizmente, existem diferentes definies para esses termos.

CondutnciaPara uso cientfico geral, condutividade trmica a quantidade de calor que passa na unidade de tempo atravs de uma placa de rea particular e espessura quando faces opostas sua diferem na temperatura por um kelvin. Por um prato de k a condutividade trmica, uma superfcie e espessura L este kA / L, medido em W K -1 (equivalente a: W / C). analogouselectrical conductivityelectrical conductance condutividade trmica e condutividade so anlogas a condutividade eltrica (A m -1 V -1) e condutncia eltrica (A V -1). H tambm uma medida conhecida como coeficiente de transferncia de calor : a quantidade de calor que passa na unidade de tempo atravs da unidade de rea de uma placa de espessura especial quando as suas faces opostas diferem na temperatura por um kelvin. A recproca insulance trmica. Em resumo:

= condutividade trmica kA / L, medido em W K -1 o Resistncia trmica = L / (kA), medido em W K -1 (equivalente a: C / W) Transferncia de calor k = coeficiente / L, medido em W K -1 m -2 o insulance trmica = L / k, medido em m K W -1.

O coeficiente de transferncia de calor tambm conhecido como admitncia trmica

ResistnciaQuando ocorrem resistncias trmicas em srie, eles so aditivos. Assim, quando o calor flui atravs de dois componentes, cada um com uma resistncia de 1 C / W, a resistncia total de 2 C / W.heat sink Um projeto de engenharia problema comum envolve a seleo de um tamanho adequado do dissipador de calor para uma fonte de calor emitido.

Trabalho em unidades de resistncia trmica simplifica o clculo de design. A seguinte frmula pode ser usada para estimar o desempenho:

onde:

R a resistncia trmica mxima do dissipador de calor com a temperatura ambiente, em C / W T a diferena de temperatura (queda de temperatura), em C P a potncia trmica (fluxo de calor), em watts s R a resistncia trmica da fonte de calor, em C / Whs

Por exemplo, se um componente produz 100 W de calor, e tem uma resistncia trmica de 0,5 C / W, o que a mxima resistncia trmica do dissipador de calor? Suponha que a temperatura mxima de 125 C, ea temperatura ambiente de 25 C, ento o T de 100 C. A resistncia trmica do dissipador de calor de ambiente deve ser de 0,5 C / W ou menos.

TransmissoUm terceiro mandato, transmitncia trmica, incorpora a condutividade trmica de uma estrutura com a transferncia de calor devido conveco e radiao. Ele medido nas mesmas unidades como condutividade trmica e conhecida como a condutncia trmica composta. O termo valor U outro sinnimo.

ResumoEm resumo, para uma placa de k a condutividade trmica (o valor de k ), uma rea e espessura t:

Condutividade trmica k = / t, medido em W K -1 m -2; Resistncia trmica (R-value) t = k /, medido em m K W -1; transmitncia trmica (U-value) = 1 / ( (t / k)) + + radiao, conveco, medido em W K -1 m -2.

K-valor refere-se na Europa para o valor de isolamento total de um edifcio. K-valor obtido pela multiplicao do fator de forma do edifcio (= superfcie total interior das paredes exteriores do edifcio, dividido pelo volume total do edifcio) com a mdia do valor U das paredes exteriores do edifcio. valor de K , portanto, expressa como (2 m m -3) (W K -1 m -2) = W m K -1 -3. Uma casa com um volume de 400 m e um K-valor de 0,45 (a nova norma europeia. comumente conhecido como K45), portanto, teoricamente, requerem 180 W para manter sua temperatura interior 1 K acima da temperatura exterior. Assim, para manter a casa em 20 C quando fora de congelamento (0 C), 3600 W de aquecimento contnuo necessrio.

ExemplosNos metais, a condutividade trmica de aproximadamente faixas de condutividade eltrica de acordo com a lei Wiedemann-Franz, como movimentando-se livremente eltrons de valncia a transferncia no s mas tambm de energia trmica, a corrente eltrica. No entanto, a correlao geral entre condutncia eltrica e trmica no vlida para outros materiais, devido importncia crescente do fnon transportadoras de calor em no-metais. Conforme demonstrado na tabela abaixo, altamente eletricamente condutora de prata menos condutiva de diamante, que um isolante eltrico. A condutividade trmica depende de muitas propriedades de um material, nomeadamente a sua estrutura e temperatura. Por exemplo, pura cristalina substncias apresentam condutividade trmica muito diferentes ao longo dos eixos de cristal diferentes, devido s diferenas no acoplamento longo de um eixo de cristal dado um exemplo notvel da condutibilidade trmica varivel com base na orientao e temperatura, com 35 W / m ( K) ao longo do eixo c e 32 W / (m K) ao longo do eixo. Ar e outros gases so geralmente bons isolantes, na ausncia de conveco. Por isso, muitos materiais isolantes funo simplesmente por ter um grande nmero de bolsos cheios de gs, que impedem a conveco em grande escala. Exemplos destes incluem expandido e estruturado poliestireno (popularmente conhecido como "isopor") e slica. Natural, isoladores biolgicos, tais como peles e penas obter efeitos semelhantes, inibindo a conveco dramaticamente de ar ou gua perto de um animal de pele.

Cermica utilizado para a sua baixa condutividade trmica nos sistemas de escape para evitar que o calor atinja os componentes sensveis

Gases leves, como hidrognio e hlio, normalmente tm alta condutividade trmica. Gases densos, como o xennio e tm baixa condutividade trmica. Uma exceo, hexafluoreto de enxofre, um gs denso, tem uma alta condutividade trmica relativamente alta, devido sua capacidade trmica. Argon , um gs mais denso que o ar , usado frequentemente em isolamento. vidros (janelas com vidros duplos) para melhorar o isolamento de suas caractersticas. A condutividade trmica importante na construo de isolamento e reas afins. No entanto, os materiais utilizados em comrcios raramente so submetidos a normas de pureza qumica. "Materiais de construo k Vrios valores esto listados abaixo. Estes devem ser considerados aproximados, devido s incertezas relacionadas s definies material. A tabela a seguir serve como uma amostra pequena de dados para ilustrar a condutividade trmica de vrios tipos de substncias. Para obter mais listas completas de medida k-valores, consulte as referncias.

Valores Experimental

Valores experimentais de condutividade trmica.List of thermal conductivities

Esta uma lista de valores aproximados de condutividade trmica, k, para alguns materiais comuns. Por favor, consultar a lista de condutividade trmica para valores mais exatos, referncias e informaes detalhadas.Material

Slica aerogel Air

Wood Madeira Polartherm Preencha Hollow Fibre Isolamento 0.042 Polartherm

A condutividade trmica W / (m K) 0,004-0,04 0.025 0,04-0,4

Alcoholsoils lcoois e leos Polypropylene Polipropileno Mineral oil O leo mineral Rubber Borracha LPG GPL Cimento Epoxy (slica-cheia)

Epoxy (vago) gua (lquido)A pasta trmica

epxi trmicoVidro Solo

pedraGelo Arenito O ao inoxidvel Chumbo Alumnio Ouro Cobre

Prata DiamondGrafeno

,1-0,21 0,25 0.138 0.16 0,23-,26 0.29 0.30 0.59 0.6 0,7-3 1-7 1.1 1.5 1.7 2 2.4 12,11 ~ 45,0 35.3 237 (puro) 120-180 (ligas) 318 401 429 900 - 2320 (4840 440) - (5300 480)

Origens Fsicasfluxo de calor extremamente difcil de controlar e isolar em um ambiente de laboratrio. Assim, no nvel atmico, no h simples, expresses corretas para a condutividade trmica. Atomicamente, a condutividade trmica de um sistema determinado pela forma como os tomos que compem o sistema de interao. Existem duas abordagens diferentes para o clculo da condutividade trmica de um sistema.

A primeira abordagem emprega as relaes de Green-Kubo . Embora este emprega expresses analticas que, em princpio podem ser resolvidos, a fim de calcular a condutividade trmica de um lquido ou slido denso usando essa relao requer o uso de dinmica molecular de computador de simulao . A segunda abordagem baseada na abordagem de momentos de relaxamento. Devido anarmonicidade no potencial do cristal, os fnons do sistema so conhecidos por disperso. Existem trs mecanismos de espalhamento: o espalhamento de Fronteira, um fnon atingindo o limite de um sistema;

o o

Massa espalhamento defeito, um fnon bater uma impureza no sistema e disperso; Phonon fnon de disperso, uma quebra de fnons em dois fnons de baixa energia ou um fnon colidir com outra fnons e fundindo-se um fonon de energia mais altos.

Controle da resistnciaMuitas vezes, em transferncia de calor do conceito de resistncia de controle usado para determinar como aumentar ou diminuir a transferncia de calor. coeficientes de transferncia de calor representam quanto calor capaz de transferir atravs de uma regio definida de uma rea de transferncia de calor. O inverso desses coeficientes so as resistncias dessas reas. Se uma parede pode ser considerada, ela teria uma transferncia de calor por conveco representando o coeficiente de cada lado da parede, e uma conduo que representa atravs da parede. Para obter um coeficiente global de transferncia de calor, as resistncias devem ser somadas.

Devido natureza da relao recproca acima, o menor coeficiente de transferncia de calor (h), ou a maior resistncia geralmente controlar a resistncia, uma vez que domina os outros termos, a ponto de variao das resistncias outros tero pouco impacto na resistncia global:

ou R

i

Assim, a resistncia de controle pode ser usado tanto para facilitar os clculos de transferncia de calor e manipular um sistema para um valor de resistncia desejado.

Nota: Na indstria txtil, um valor pode ser citado como uma medida da resistncia trmica em substituio de uma medida em unidades SI.

EquaesPrimeiro, vamos definir a conduo de calor, H:

onde a taxa de fluxo de calor, k a condutividade trmica, A a rea total da seo transversal da realizao de superfcie, T a diferena de temperatura, e x a espessura da realizao de superfcie que separa as 2 temperaturas. Dimenso da condutividade trmica = M 1 L 1 T -3 K -1 Reorganizando a equao d condutividade trmica:

(Nota:

T / X o gradiente de temperatura)

Ou seja, definida como a quantidade de calor, Q , t transmitidos durante o tempo atravs de uma espessura x, em uma direo normal a uma superfcie de rea A, por unidade de rea A, devido a uma diferena de temperatura T, sob constante condies de estado e quando a transferncia de calor dependente apenas do gradiente de temperatura. Alternativamente, pode ser pensado como um fluxo de calor (energia por unidade de rea por unidade de tempo), dividida por um gradiente de temperatura (diferena de temperatura por unidade de comprimento)

SI tpicas so unidades SI : W / (m K) e unidades de Ingls : Btu / (h ft F).

Para converter entre os dois, use a relao de 1 Btu / (h ft F) = 1,730735 W / (m K). [Manual de Perry Engenheiros Qumicos ", 7 edio, a Tabela 1-4] .

ConclusoNa engenharia, os efeitos da temperatura nos materiais significa a capacidade do material resistir a uma determinada temperatura e os processos que ocorrem devido a uma temperatura alta ou baixa. A resistncia de um material temperatura dada em funo de seu processo de fabricao e os cientistas empregam uma variedade de processos para alterar essa resistncia posteriormente. Estes processos incluem encruamento (deformao a frio), adio de elementos qumicos, tratamento trmico e alterao do tamanho dos gros. Estes mtodos podem ser perfeitamente quantificados e qualificados. Entretanto, tornar materiais mais fortes pode estar associado a uma deteorizao de outras propriedades. Por exemplo, na alterao do tamanho dos gros, embora o limite de escoamento seja maximizado com a diminuio do tamanho dos gros, gros muito pequenos tornam o material quebradio.