Propriedades Elétricas e Térmicas de Materiais: Condutividade em Sólidos, Líquidos e Gases, Notas de estudo de Ciência dos materiais

Baixe Propriedades Elétricas e Térmicas de Materiais: Condutividade em Sólidos, Líquidos e Gases e outras Notas de estudo em PDF para Ciência dos materiais, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM INSTITUTO DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – ICET PROPRIEDADES ELETRONICAS E PROPRIEDADES TERMICAS ITACOATIARA – AM 2022 PALOMA LIMA SEIXAS PROPRIEDADES ELETRONICAS E PROPRIEDADES TERMICAS ITACOATIARA – AM 2022 Trabalho ministrado pelo professor Rodrigo Bíscaro Nogueira, com objetivo de obtenção de nota na disciplina de Ciência dos Materiais, do curso de Química Industrial. especifico é aumentado a quantidade de calor necessário para que a substancia varie sua temperatura também irá aumentar. (MANOSA; CALLES; CIRERA, 1996) Pode-se calcular o calor especifico pela formula da quantidade de calor, a seguir: c= Q m .∆ T (3) c = calor específico, medido em [J/(kg∙K)][J/(kg∙K)] ou [cal/g∙°C][cal/g∙°C]; Q = quantidade de calor, medida em Joule (J) ou caloria (cal); m = massa, medida em quilograma (Kg) ou grama (g); T = variação de temperatura, media em Kelvin (K) ou Celsius (°C). Capacidade Calorífica A capacidade calorifica é um dos mis importantes da termodinâmica, a denominação provém da teoria do calórico, na qual um calor é um fluido que passa de um corpo para outro onde a quantidade de calor depende das capacidades de armazenamento que o fluido apresentará. Isso quer dizer que a capacidade calorifica de um corpo é a quantidade de calor que é necessário fornecer para elevar a temperatura de uma umidade. (Lage, 2019) Dito isso, a quantidade de energia fornecida ao corpo dividida pela grandeza da variação de temperatura. A capacidade calorifica é expressa como: C= dQ dT (4) C = capacidade calorífica (J/mol-K) dQ = Energia fornecida (J/mol) dT = Variação da temperatura (K) Existem duas maneiras de medir capacidade calorifica: Cp: capacidade calorífica a pressão constante; Cv: capacidade calorífica a volume constante. Condutividade térmica Uma das principais variáveis envolvidas no projeto e otimização de revestimentos refratários é a condutividade térmica, sendo necessária na determinação das taxas de aquecimento e resfriamento admissíveis e do perfil de temperaturas resultante durante a operação. As características de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada de condutividade térmica, esta é a medida da capacidade de uma substancia de transferir calor através de um material por condução. A lei de Fourier aplica-se a toda matéria, independente do seu estado. Logo, também é definida para líquidos e gases. (SANTOS; FILHO, 1987) O calor é expresso pela equação, seguinte: Q ∆ t KA ∆θ L (5) Q = Energia transferida como calor (J); t = intervalo de tempo (s); K = condutividade térmica; A = área (m2); L = espessura (m);  = Variação de temperatura (K). Coeficiente de expansão térmica A expansão térmica é um fenômeno onde um objeto ou corpo se expande em reação a ser aquecido, ela é mais óbvia em gases e líquidos. O coeficiente de expansão térmica (Y) é definido como raio de mudança pela qual um material passou devido à mudança de temperatura. O coeficiente é caracterizado pelo símbolo α para os sólidos e β para líquidos e é guiado pelo Sistema Internacional de Unidades. Quando se trata de expansão térmica podem variar, ou seja, terão peculiaridades diferentes. (MARINO; BOSHI, 1998) Um exemplo comum é a expansão de um sólido que pode ser vista ao longo de um comprimento. O coeficiente volumétrico é essencial em termos de fluidos e as mudanças são visíveis em todas as direções. Diferente da expansão térmica, tem também a expansão térmica negativa na qual, em alguns materiais podem aumentar seu tamanho com temperaturas altas e podem contrair devido as temperaturas baixas. Em alguns estudos a expansão negativa ocorre em rede de um componente, de forma compacta e uma com interação de força central. (MARINO; BOSHI, 1998) Quando calculado a expansão de um objeto físico, considera-se então a mudança de temperatura, pois essa pode influenciar na diminuição ou aumento do tamanho do objeto. Existem exceções de objetos no qual não precisa de temperatura para alterar seu tamanho. A expansão térmica é dividia em linear, expansão volumétrica e expansão de superfície. Expansão linear É predominada uma única variação, isso quer dizer que ela vai sofrer uma alteração é a altura e a largura do objeto. Para calcular a expansão linear, basta comparar o valor da magnitude antes da mudança de temperatura com o valor de magnitude após a mudança de temperatura. Expansão volumétrica A expansão volumétrica vai seguir a mesma ideia da anterior, porém o valor será comparado com o volume de fluido antes da mudança de temperatura e depois da mudança de temperatura. (JERONIMO; FERNANDES; BALBINO, 2012) αv ≈ 1 V (T ) ∆ V (T ) ∆ T = dln V (T ) dT (6) Expansão de superfície A dilatação superficial é o aumento da área de um corpo ou objeto é observado, pois há uma mudança de temperatura a 1 ° C. Esta é utilizada somente para sólidos. Com o coeficiente linear, o tamanho do objeto aumenta 2 vezes mais. A formula utilizada para calcular é: Af =A[1+YA (Tf −T )] (7) γ = coeficiente de expansão da área [° C -1 ]; A = área inicial; A f = área final; T = temperatura inicial; T f = temperatura final.