Engenharia de Materiais – SENAI CIMATEC
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Propriedades Térmicas de Materiais: Capacidade Calorífica, Expansão e Condutividade, Notas de aula de Ciência e Tecnologia dos Materiais
Uma visão geral das propriedades termicas de materiais, incluindo capacidade calorifica, expansao termica e conductividade termica. Discutimos as importancas destas propriedades na selecao de materiais e os diferentes comportamentos de metais, ceramicas e polimeros. Além disso, examinamos a relacao entre a temperatura de fusao e o coeficiente de expansao termica linear, e os mecanismos de conducao de calor. O documento termina com um exercicio para aplicacao pratica.
Tipologia: Notas de aula
2021
1 / 22
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Engenharia de Materiais – SENAI CIMATEC
Engenharia de Materiais – SENAI CIMATEC
Tecnologia dos Materiai
MSc. Emanuela Santos Silva Engenharia de Materiais / SENAI CIMATEC
Propriedades
Térmicas
CAPACIDADE CALORÍFICA
Indicativo da habilidade de um material para absorver calor da sua vizinhança externa; Representa a quantidade de energia exigida para produzir um aumento unitário de temperatura. C = dQ/dT [J/mol.K ou Cal/mol.K] Calor específico (c) : representa a capacidade calorífica por unidade de massa (J/Kg.K ou cal/g.K)
CAPACIDADE CALORÍFICA
EXPANSÃO TÉRMICA
PROPRIEDADES TÉRMICAS
Metais
Ligações intermediárias entre as cerâmicas e os polímeros; Coeficientes de expansão térmica relativamente altos;
Cerâmicas
Ligações fortes induzem a coeficientes de expansão baixos; Apenas as estruturas cúbicas possuem coeficientes de expansão isotrópicos; (^) Vidros de sílica pura possuem baixos coeficientes de expansão devido a baixa densidade, o que permite amplitudes vibracionais sejam acomodadas sem que haja expansão da estrutura.
Polímeros
Ligações intermoleculares fracas induzem a coeficientes de expansão elevados; Quanto maior o nível de ligações cruzada, menor o coeficiente de expansão
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
(^) Regime estacionário; (^) Semelhante a primeira lei de Fick para a difusão atômica.
MECANISMOS DE CONDUÇÃO
DE CALOR
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
Influência da Temperatura na Condutividade Térmica das Cerâmicas
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
TENSÕES TÉRMICAS
TENSÕES TÉRMICAS
CHOQUE TÉRMICO
Resistência ao choque térmico (↑ Resistência à fratura ↑ Condutividade térmica ↓ Módulo de elasticidade ↓ Coeficiente de expansão térmica); Vidro de Cal de soda comum ≠ vidro borossilicato (ou Pyrex); A redução dos teores de CaO e Na 2 O enquanto se adiciona B 2 O 3 reduz o coeficiente de expansão térmica em 3 vezes.
COMO EVITAR???
(^) Materiais com baixos valores de coeficiente de expansão térmica; (^) Usar materiais com valores de coeficientes de expansão térmica semelhantes;