Propriedades Térmicas

Páginas: 8 (1928 palavras) Publicado: 16 de maio de 2014


PROPRIEDADES TÉRMICAS DOS MATERIAIS

Introdução

Unidades/Medidas

1. CAPACIDADE CALORÍFICA:  é a grandeza física que determina a relação entre a quantidade de calor fornecida a um corpo e a variação de temperatura observada neste. A capacidade térmica caracteriza o corpo, e não a substância que o constitui. A capacidade térmica é uma propriedade extensiva, ou seja, proporcional àquantidade de material presente no corpo. Com isso, dois corpos compostos pela mesma substância, porém com massas diferentes possuem diferentes capacidades caloríficas. (Wikipédia)


1.1. Calor Específico: É a capacidade calorífica por unidade de massa.

1.2. Capacidade Calorífica Vibracional: Na maioria dos sólidos a principal maneira de assimilação ou energia térmica é pelo aumento da energiavibracional dos átomos. A vibração dos átomos é em frequência alta e amplitudes muito pequenas. As vibrações de átomos adjacentes estão acopladas devido às ligações atômicas. Essas vibrações são de tal modo, coordenadas que são produzidas ondas que se propagam pela rede. Essas ondas podem ser elásticas ou sonoras, que possuam comprimentos de onda curtos e frequências muito altas e que sepropaguem através do cristal na velocidade do som. O Espalhamento térmico dos elétrons livres durante a condução eletrônica ocorre por meio dessas ondas vibracionais, e essas ondas elásticas também participam do transporte de energia durante a condução térmica.
Falar de fônon*

1.3. Dependência da Capacidade Calorífica em Relação à Temperatura:

1.4. Outras Contribuições:

2. EXPANSÃO TÉRMICA: Amaioria dos materiais sólidos se expande quando é aquecida e se contrai quando é resfriada.
A variação do comprimento em função da temperatura para um material sólido pode ser expressa pela FORMULA. O parâmetro alfa1 é conhecido como coeficiente linear de expansão térmica.

2.1. Coeficiente Linear de Expansão Térmica: É uma propriedade do material, que é indicativa do grau pelo qual ummaterial se expande quando aquecido e possui unidades do inverso da temperatura. O aquecimento ou o resfriamento afeta todas as dimensões de um corpo, causando uma consequente alteração no volume. A variação do volume em função da temperatura pode ser calculada a partir:

Em muitos materiais o valor do Coeficiente Linear de Expansão Térmica , é ANISOTRÓPICO, ou seja, ele depende da direçãocristalográfica ao longo da qual ele é medido. Para os materiais nos quais a expansão térmica é isotrópica, alfa v, é aproximadamente igual a 3alfa1.
A partir de uma perspectiva atômica, a expansão térmica se reflete em uma aumento na distância media entre os átomos. Esse fenômeno pode ser compreendido consultando-se a curva da energia potencial em função do espaçamento interatômico para um materialsólido.

A amplitude vibracional média de um átomo corresponde à largura do poço em cada temperatura e a distancia interatômica vibracional média é representada pela posição intermediaria, a qual aumenta em função da temperatura.
A expansão térmica se deve, na realidade, à curvatura assimétrica desse poço de energia potencial, e não às maiores amplitudes vibracionais dos átomos em função doaumento da temperatura. Se a curva da energia potencial fosse simétrica, não existiria qualquer variação resultante na separação interatômica e, consequentemente não haveria expansão térmica.

3. EXPANSÃO TÉRMICA
3.1. Metais: Os coeficientes lineares de expansão térmica para alguns dos metais mais comuns possuem valores INTERMEDIÁRIOS. (5 x 10-6 e 25 x 10-6 (oC)-1). Foram desenvolvidas váriasligas metálicas de baixa expansão e de expansão controlada, as quais são usadas em aplicações que exigem estabilidade dimensional frente a variações na temperatura.

3.2. Cerâmicas: Forças de ligações interatômicas relativamente FORTES são encontradas, em muitos materiais cerâmicos, o que se reflete em BAIXOS coeficientes lineares de expansão térmica ( 0,5 x 10-6 e 15 x 10-6 (oC)-1).
Para as...
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