Condutividade térmica - fenômenos de transporte

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Marcos Henrique de Lima Rodrigues

FENÔMENOS DE TRANSPORTE
CONDUTIVIDADE TÉRMICA

São Paulo
2012
FMU-FISP |
FENÔMENOS DE TRANSPORTE |
CONDUTIVIDADE TÉRMICA |
|
Marcos Henrique de Lima Rodrigues |
03/03/2012 |

São Paulo2012 |

Marcos Henrique de Lima Rodrigues

FENÔMENOS DE TRANSPORTE
CONDUTIVIDADE TÉRMICA

Trabalho apresentado á disciplina de Fenômenos de Transporte,do curso de Engenharia Elétrica da FMU-FISP, sob a orientação do professor Lázaro. Defendido e aprovado em 08 de março de 2012, pela banca examinadora constituída pelo professor:

______________________________________________________________________
Prof. Lázaro de Assis Macedo Júnior
FISP
SUMÁRIO

Introdução | 5 |
Definição de condutividade térmica | 5 |
Definição matemática | 5 |Propriedades da água | 6 |
Unidades de medida e medição | 6 |
Procedimentos | 7 |
Materiais | 7 |
Como foi feito | 7 |
Calculando a condutividade térmica | 8 |
Resultados | 8 |
Conclusão | 9 |
Referências | 11 |

1. Introdução

Condução é uma das três formas de transmissão de calor. O calor se transmite também por radiação e convecção, entretanto, estas duas formas sãoirrelevantes para o propósito deste trabalho. Neste relatório, tentei focar numa característica muito relacionada à condução e que todos os materiais possuem. Falo da condutividade térmica. Explicarei também as experiências que foram realizadas para entender de forma prática, como materiais diferentes reagem ao calor.

1.2 Definição de condutividade térmica

A condutividade térmica é acapacidade que um material tem de conduzir calor. Quão maior a condutividade de um material, mais rapidamente este material conduz calor. A condutividade térmica depende da variação de temperatura do sistema, das propriedades da matéria em questão e do estado físico do material (sólido, gasoso, líquido, plasma, etc.). O mesmo tipo de material pode ter condutividades diferentes em estados físicosdiferentes. Um exemplo disto é a água em seu estado sólido com condutividade térmica de 2,18 W/(m x K) a 0°C. Quando derrete, passa a ter condutividade equivalente a 0,58 W/(m x K) a 0°C. Portanto, existem materiais mais condutivos, que são usados como dissipadores térmicos, e materiais menos condutivos, que são usados como isolantes térmicos.

1.3 Definição matemática

A definição matemáticada condutividade térmica é também conhecida como Lei de Fourier, e estabelece que o fluxo de calor através de um material é proporcional á temperatura. O fluxo de calor sempre ocorre da região de maior temperatura para a de menor temperatura, a fim de equilibrar a diferença. Essa diferença, ou variação, é, portanto simbolizada por um ΔT = Tf – To, num meio com área e espessura definida. A variaçãode temperatura quando ocorre num determinado espaço, é chamada de gradiente de temperatura (ΔT/Δx).

Fonte: google images

O fluxo de calor depende também da condutividade térmica. Sua fórmula matemática é o produto entre a condutividade, a área e a gradiente de temperatura:

q=-k×A×∆t÷∆x

A condutividade térmica é um valor constante (em temperaturas constantes) e depende do estadofísico, mas ela pode ser medida, através dos procedimentos que serão explicados posteriormente.

1.4 Propriedades da água

Para esta experiência é relevante entender que a água tem calor latente. Isto significa que ao mudar de estado, todo calor absorvido pela água é gasto apenas para esta mudança física. Sua temperatura não varia enquanto estiver entre dois estados. O gráfico abaixo mostra avariação de temperatura pela quantidade de calor.
Fonte: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor2.php

Outra característica importante da água é sua massa, que varia proporcionalmente á sua quantidade em litros. Ou seja, 1 litro de água tem massa de 1 kg. Isto é essencial para o procedimento que medirá a condutividade térmica.

1.5 Unidades de medida e...
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