A Avaliação Individual Continuada Propriedades Térmicas

Avaliação Individual Continuada Propriedades Térmicas

Utilize os materiais das três classes (metais, cerâmicas e polímeros) para desenvolver este exercício. Classifique os materiais que lhe foram destinados segundo o

coeficiente de expansão térmica e a condutividade térmica e justifique essa classificação em função da natureza e magnitude das ligações químicas presentes em cada um deles.

Materiais: Silício-Germânio, Niobium-W-Z, PP (homopolymer, 30% glass fiber).

Silício-Germânio Os átomos que têm quatro elétrons na camada de valência tendem a se arranjar formando uma estrutura ou rede cristalina com átomos vizinhos compartilhando seus elétrons de valência. Com isso, o germânio adicionado ao silício em porcentagens ideais ocupa posições substitucionais, formando uma liga com a mesma estrutura do silício puro, tendo aproximadamente o mesmo parâmetro de rede com ligeiras distorções da matriz base.

Essa distorção da matriz é efetiva no espalhamento de fônons térmicos que, à temperatura ambiente, tem comprimento de onda da ordem do parâmetro de rede da liga

Neste caso, o germânio (soluto) dentro da matriz de silício funciona como centro espalhador de fônons na rede cristalina com a finalidade de diminuir a condutividade térmica do material a elevadas temperaturas, e proporcionar uma melhor eficiência. Portanto, temos que o silício-germânio tem um baixo coeficiente de expansão térmica e não apresenta uma condutividade térmica.

Niobium-W-Z possui ligações metálicas e seus elétrons de valência possuem alta mobilidade na rede cristalina. Seu coeficiente de expansão térmica é moderado já que sua energia de ligação tem valor intermediário, por isso sua dilatação térmica ocorre

mais facilmente do que no Si-Ge. Sua condutividade térmica tem contribuição da vibração da rede cristalina e do movimento dos elétrons livres.

PP (homopolymer, 30% glass fiber) O homopolímero de polipropileno é um termoplástico poliolefínico,obtido da polimerização catalítica de propeno, através de catálise

estereoespecífica. Um átomo de carbono assimétrico ou quiral é aquele que está ligado a quatro grupos diferentes. Quando se parte de um monômero vinílico como o propeno, na reação de polimerização, cada nova adição de monômero resulta na adição de um novo centro assimétrico à macromolécula em crescimento. A ordenação destes carbonos assimétricos na

cadeia, é denominada pela palavra taticidade, apresenta a cadeia isotática, quando todos os carbonos assimétricos apresentam a mesma configuração. Com isso, a adição da fibra de vidro ou fiberglass,que  é um material pertencente à família dos compósitos, ou seja, é

classificado como material composto. Todo compósito é um agregado de fase contínua e descontínua resultando em um material estrutural que apresenta fases distintas visíveis macroscopicamente, sendo que a união de materiais torna a estrutura mecânica do

conjunto mais resistente do que a dos componentes isolados.Para esses materiais, a transferência de energia é realizada por vibração e rotação das moléculas da cadeia, A magnitude da condutividade térmica depende do grau de cristalinidade; um polímero com estrutura altamente cristalina e ordenada terá maior condutividade que o material amorfo equivalente. Isso se deve à vibração coordenada mais efetiva das cadeias moleculares no