O Vaso de Dewar - Garrafa de Dewar

INTRODUÇÃO

(7.1) O Vaso de Dewar, popularmente conhecido como garrafa térmica, é um recipiente que tem como objetivo dificultar as trocas de calor com o meio externo. Ele foi construído pelo físico e químico escocês James Dewar, no século XIX, e inicialmente tinha o intuito de conservar soluções químicas em temperatura constante. A garrafa térmica mantém a temperatura de um líquido colocado em seu interior por um longo tempo. Isso ocorre porque ela é construída de forma a minimizar as trocas de calor com o meio por condução (propagação de calor que ocorre pela transferência de energia entre as partículas que compõem o sistema),  A parte interna da garrafa térmica é constituída por uma garrafa de vidro com paredes duplas. Entre essas paredes o ar é muito rarefeito, podendo ser considerado um quase vácuo. Dessa forma, as trocas de calor são minimizadas por condução. Para evitar a troca de calor por irradiação, a parte interna e externa da garrafa de vidro é espelhada. Dessa forma, os raios infravermelhos provenientes da irradiação são refletidos e a temperatura no interior da garrafa se mantém constante. A tampa, feita por um material isolante, evita a troca de calor por convecção. Dessa forma, o Vaso de Dewar, ou simplesmente Garrafa Térmica, conserva a temperatura dos líquidos colocados em seu interior, sejam eles quentes ou frios. De maneira resumida, (7.2) os frascos dewar são utilizados em laboratórios para o armazenamento do nitrogênio líquido. O objetivo é que haja uma ebulição lenta do nitrogênio líquido. Isso é possível, por uma válvula de escape para impedir que a pressão destrua o frasco. Uma curiosidade do princípio dewar nitrogênio liquido, são as garrafas a vácuo, ou popularmente conhecidas como garrafas térmicas, usadas para manter o café e bebidas quentes ou frias. Os tipos de mecanismos de transferência de calor são: Trocas de calor com o meio por condução (propagação de calor que ocorre pela transferência  e energia entre as partículas que compõem o sistema); trocas de calor com o meio por convecção (propagação de calor que ocorre nos fluidos, ocasionada pela diferença de densidade entre as partes componentes do sistema) e trocas de calor com o meio por irradiação (propagação de calor entre sistemas sem que haja contato entre eles). (7.3) Mantendo-se uma das faces de uma placa de qualquer material em determinada temperatura e a outra face em temperatura inferior e também constante, estabelece-se uma corrente térmica, através da placa, que se desloca da face quente para a face fria. Depois de algum tempo, as temperaturas em pontos no interior da placa decrescem uniformemente com a distância. Nestas condições, a quantidade de calor que atravessa a placa na unidade de tempo é diretamente proporcional à sua área e à diferença de temperatura, e inversamente proporcional à sua espessura. Sendo a área da placa de 1 cm2, a sua espessura de 1 cm e a diferença de temperatura de 1°C, o número de calorias (calorias-grama) que atravessa a placa por segundo, representa a condutividade  do material. Os metais são bons condutores de calor: A condutividade térmica da prata é 0,97, a do cobre, 0,92 e a do alumínio, 0,49. Há materiais em que a condutividade é extremamente baixa, tais como a cortiça (0,0001), o vidro (0,002) a madeira (0,0003 a 0,0001) e o ar (0,000057). A cortiça e a lã de vidro são ótimos isolantes térmicos porque aprisionam o ar no seu interior. Palavras chave: Vaso de Dewar; garrafa térmica; condução; transferência de calor; convecção; irradiação; condutividade.

SUMÁRIO

1. Objetivo........................................................................................................................... 4
2. Materiais ......................................................................................................................... 4
3. Procedimentos................................................................................................................. 6
4. Figura 7 – Esboço do protótipo .................................................................................... 7
5. Teste de eficiência .......................................................................................................... 7
6. Tabela 1 – Condutividade Térmica .............................................................................  8
7. Referências bibliográficas ............................................................................................. 8

1. Objetivo:

1.1 Testar a eficácia do vaso de Dewar em laboratório.

1. Materiais:

        2.1 Tampa nylon technyl

        2.2 Tampa metálica SAE 1020

        3.3 Corpo metálico SAE 1020

        4.4 Reução concêntrica soldável 4" X 2" PVC TIGRE

        5.5 Capa soldável Ø4" - PVC TIGRE

        6.7 Espuma de poliuretano (PU)

        7.8 Adesivo plástico para PVC

Figura 1- Tampa nylon technyl:

[pic 1]

Tampa

Figura 2 – Tampa metálica SAE 1020

[pic 2]

Tampa

Figura 3 – Corpo metálico SAE 1020

[pic 3]

Corpo

Figura 4 – Reução concêntrica soldável Ø4" PVC TIGRE