condutividade térmica

CONDUTIVIDADE TÉRMICA

q = -k
Fonte de calor

𝑑𝑇
𝑑𝑥

q = fluxo de calor(W/m2) K = condutividade térmica (W/m2) dT/dx= gradiente de temperatura (K/m)

MECANISMOS DA CONDUÇÃO
DE CALOR
Fônons = ondas de vibração do retículo

MECANISMOS DA CONDUÇÃO
DE CALOR
Transporte de calor = fônons + elétrons livres

k = kf + ke kf = condutividade por fônons ke = condutividade por elétrons

CONDUÇÃO DE CALOR EM METAIS
Metal = grande número de elétrons livres.

Transporte eletrônico de calor muito mais eficiente!
Condutividade Térmica Metais = entre 20 e 400 W/m-K
Condutividade Térmica Cerâmica(apenas por Fônons) = 2 e 50 W/m-K

ESTRUTURASDE
DE BANDAS
BANDAS DOS
ESTRUTURA
DOS
SÓLIDOS
SÓLIDOS
2N elétrons

6N elétrons

2N elétrons
2N elétrons

A ENERGIA DE FERMI
T=0K

Energia de Fermi

.É

a energia do estado mais alto ocupado.

CONDUÇÃO EM TERMOS DE BANDAS

Banda vazia
Banda vazia

Banda vazia ou
Banda
preenchida

Metais

Estados vazios Estados preenchidos Banda vazia
~ 4 eV

> 4 eV

Banda preenchida Banda preenchida

Semicondutores

Isolantes

ESTRUTURA DE BANDAS DO Mg

Energia eletrônica

Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2

Superposição de bandas p e s.

3p0

Aumenta a condutividade pois os elétrons podem ser excitados para os muitos níveis p vazios (banda parcialmente preenchida)

3s2
2p6
2s2
1s2
Distância em equilíbrio Espaçamento interatômico Banda vazia Banda preenchida ESTRUTURA DE BANDAS DO Na

Na: 1s2 2s2 2p6 3s11
Aumenta a condutividade pois os elétrons podem ser excitados, sem que seja necessário atravessar a “bandgap” ou banda proibida (banda parcialmente preenchida) Banda vazia

Estados vazios Estados preenchidos Energia eletrônica

Banda de condução

Banda de valência

Bibliografia
• CALLISTER, W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. John
Wiley & Sons, Inc., 2002.
• S.M. Owen And A.T. Brooken. A Guide To