RELATÓRIO FENÔMENOS DOS TRANSPORTES II CONDUÇÃO TÉRMICA EM METAIS

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RELATÓRIO FENÔMENOS DOS TRANSPORTES II

CONDUÇÃO TÉRMICA EM METAIS

Ana Beatriz Leite Boranelli (9390020)

Fernanda Mosimann Simões (9359650)

Iara Pereira Martin (9774188)

Talita dos Santos (7673140)

Lorena/SP

2018

SUMÁRIO

1.0 INTRODUÇÃO…………………………………………………………...……….03

2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA……………………………………………...……...04

3.0 MATERIAIS E MÉTODOS……………………………………………..………...06

4.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES……………………………………..………....07

5.0 CONCLUSÃO……………………………………………………………………..10

6.0 REFERÊNCIAS…………………………………………………………………....11

1.0 INTRODUÇÃO

A propagação de calor pode ocorrer de três modos: por condução, convecção e irradiação. Enquanto a propagação por irradiação se dá mesmo na ausência de matéria (vácuo), a propagação por condução exige o contato entre os objetos que trocarão calor e a propagação por convecção envolve a movimentação da matéria.

Quando colocamos uma panela com água no fogo para esquentar, podemos observar a propagação de calor dos três modos. Por condução: o calor do fogo se propaga para a panela que está em contato com ele; este calor se propaga também por condução para a água, que está em contato com a panela. Por convecção: a água que está em contato com o fundo da panela se aquece, sua densidade diminui (fica mais leve) e ela sobe, enquanto a água fria da superfície (mais pesada) desce para o fundo. Por irradiação: se tiramos a panela do fogo e aproximamos a mão de seu fundo, sentiremos um aumento de temperatura. O calor sentido não chegou por condução (pois não havia contato) nem por convecção (pois o ar quente sobe), pois a radiação independe da existência ou movimentação de matéria para se propagar.

Neste experimento veremos a propagação de calor por condução e também a resistência oferecida a esta propagação por duas barras metálicas: uma de cobre e outra de alumínio.

2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A condutividade térmica pode ser definida como uma propriedade física dos materiais, a qual descreve a habilidade de conduzir calor segundo Callister (2003). Trata-se de uma característica específica de cada material e está vinculada a pureza, estrutura, estado e temperatura do material (Incropera e de Witt, 2003).

 Dessa forma, podemos afirmar que o coeficiente térmico está diretamente relacionado ao material, ou seja, cada material possui um valor correspondente, como mostra a tabela a seguir:

Figura 1 – Condutividade térmica dos materiais

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A condução térmica processa-se por meio da agitação das partículas, do corpo mais quente em direção ao corpo mais frio, ocorrendo assim uma troca de energia térmica por meio da transferência de calor. A velocidade com a qual o calor se move depende diretamente do coeficiente térmico do material que constitui o corpo, ou seja, materiais com maior condutividade térmica conduzem o calor mais rapidamente, e os materiais com baixa condutividade térmica conduzem calor de maneira mais lenta.

Matematicamente a condutividade térmica k equivale a quantidade de calor transmitida através de uma espessura L numa direção normal a superfície da área A, devido ao gradiente de temperatura ∆T, como ilustrado na figura a seguir:

Figura 2 – Variação de temperatura

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A equação de Fourier, mostrada abaixo, pode ser usada para a determinação do coeficiente de condutividade.

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3.0 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Materiais

Foram utilizados os seguintes equipamentos na realização do experimento:

• Suporte universal
• Garras
• Placa de cobre
• Placa de Alumínio
• Parafusos
• Velas
• Placas de Petri
• Régua
• Luvas
• Fósforo

3.2 Métodos

Para a realização do experimento, inicialmente deve-se colar a cabeças dos parafusos nas placas de cobre e alumínio com o auxílio da cera derretida das velas numa distância de 2 cm entre eles. Devem ser fixados quatro parafusos em cada placa que posteriormente devem ser colocadas num suporte para que fiquem suspensas e os parafusos pendurados, sendo suportados apenas com a cera derretida, já seca.

Em seguida, fixa-se as velas nas Placas de Petri e deixando-as acesas abaixo das placas de cobre e alumínio para que esquentem e derretam a cera que segura os parafusos. Devem ser usadas três velas para cada uma das placas. Ao derreter a cera os parafusos caem, então anota - se os tempos que eles levam para cair.

Como todo experimento, o executor deve estar usando os EPI’s, além do auxílio de luvas para não se queimar.

A figura abaixo, em suma, representa como deve ser feito o experimento.

Figura 3 – Experimento realizado em sala

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4.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após a realização do experimento, obteve-se o tempo de queda dos parafusos fixados em cada placa. Para a placa de cobre, o tempo de queda do primeiro parafuso foi de 2 minutos e 30 segundos, e do último parafuso foi de 4 minutos e 34 segundos. Já para a placa de alumínio, o tempo de queda do primeiro parafuso foi de 2 minutos e 8 segundos, e do último foi de 3 minutos e 47 segundos. Sabe-se que a condutividade térmica do alumínio é de 237 W/m2°C, e a do cobre é de 398 W/m2°C. A condutividade térmica é uma propriedade física dos materiais que descreve a habilidade do material de conduzir calor, e assim, como o valor para o cobre é maior, era razoável supor que o tempo de queda do parafuso para a placa deste material seria menor.