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Água – Densidade – Ponto de Fusão – Condutividade Térmica

Sobre a Água

A água é uma substância transparente e quase incolor composta pelos elementos químicos hidrogêniooxigênio, que estão ligados por ligações covalentes. Na Terra, a água existe nos estados gasoso (vapor ou vapor de água), líquidosólido (gelo). É um dos compostos mais abundantes e essenciais e é o principal constituinte dos córregos, lagos e oceanos da Terra e dos fluidos da maioria dos organismos vivos. É vital para todas as formas de vida conhecidas.

propriedades da água densidade força preço

Resumo

Nome Água
Fase em STP líquido
Densidade 997 g/cm3
Resistência à tração N/D
Força de rendimento N/D
Módulo de elasticidade de Young N/D
Dureza Brinell N/D
Ponto de fusão 0 °C
Condutividade térmica 0,598 W/mK
Capacidade de calor 4200 J/gK
Preço N/D

Densidade da Água

As densidades típicas de várias substâncias estão à pressão atmosférica. A densidade é definida como a massa por unidade de volume. É uma propriedade intensiva, que é matematicamente definida como massa dividida pelo volume: ρ = m/V.

Em palavras, a densidade (ρ) de uma substância é a massa total (m) dessa substância dividida pelo volume total (V) ocupado por essa substância. A unidade padrão do SI é quilogramas por metro cúbico (kg/m3). A unidade padrão inglesa é libras de massa por pé cúbico (lbm/ft3).

A densidade da água é de 997 kg/m3.

Exemplo: Densidade

Calcule a altura de um cubo feito de água, que pesa uma tonelada métrica.

Solução:

A densidade é definida como a massa por unidade de volume. É matematicamente definido como massa dividida pelo volume: ρ = m/V.

Como o volume de um cubo é a terceira potência de seus lados (V = a3), a altura desse cubo pode ser calculada:

densidade do material - equação

A altura desse cubo é então a = 1,001 m.

Densidade de Materiais

Tabela de Materiais - Densidade de Materiais

Propriedades Térmicas da Água

Água – Ponto de Fusão

O ponto de fusão da Água é 0 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão. Em geral, a fusão é uma mudança de fase de uma substância da fase sólida para a líquida. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual essa mudança de fase ocorre. O ponto de fusão também define uma condição na qual o sólido e o líquido podem existir em equilíbrio. Para vários compostos químicos e ligas, é difícil definir o ponto de fusão, pois geralmente são uma mistura de vários elementos químicos.

Água – Condutividade Térmica

A condutividade térmica da Água é 0,598 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

A condutividade térmica da maioria dos líquidos e sólidos varia com a temperatura. Para vapores, também depende da pressão. No geral:

condutividade térmica - definição

A maioria dos materiais são quase homogêneos, portanto, geralmente podemos escrever k = k(T). Definições semelhantes estão associadas a condutividades térmicas nas direções y e z (ky, kz), mas para um material isotrópico a condutividade térmica é independente da direção de transferência, kx = ky = kz = k.

Água – Calor Específico

O calor específico da Água é 4200 J/g K.

Calor específico, ou capacidade calorífica específica, é uma propriedade relacionada à energia interna que é muito importante na termodinâmica. As propriedades intensivas cvcp são definidas para substâncias compressíveis puras simples como derivadas parciais da energia interna u(T, v)entalpia h(T, p), respectivamente: 

onde os subscritos vp denotam as variáveis ​​mantidas fixas durante a diferenciação. As propriedades cvcp são chamadas de calores específicos (ou capacidades de calor) porque, sob certas condições especiais, elas relacionam a mudança de temperatura de um sistema com a quantidade de energia adicionada pela transferência de calor. Suas unidades no SI são J/kg K ou J/mol K.

Exemplo: cálculo de transferência de calor

Água - Condutividade TérmicaA condutividade térmica é definida como a quantidade de calor (em watts) transferida através de uma área quadrada de material de determinada espessura (em metros) devido a uma diferença de temperatura. Quanto menor a condutividade térmica do material, maior a capacidade do material de resistir à transferência de calor.

Calcule a taxa de fluxo de calor através de uma parede de 3 m x 10 m de área (A = 30 m2). A parede tem 15 cm de espessura (L1) e é feita de Água com condutividade térmica de k1 = 0,598 W/mK (isolante térmico ruim). Suponha que as temperaturas interna e externa  sejam 22 °C e -8 °C, e os coeficientes de transferência de calor por convecção nos lados interno e externo sejam h1 = 10 W/m2K e h2 = 30 W/m2K, respectivamente. Note-se que estes coeficientes de convecção dependem muito especialmente das condições ambientais e interiores (vento, humidade, etc.).

Calcule o fluxo de calor (perda de calor) através desta parede.

Solução:

Como foi escrito, muitos dos processos de transferência de calor envolvem sistemas compostos e até envolvem uma combinação de conduçãoconvecção. Com esses sistemas compostos, muitas vezes é conveniente trabalhar com um coeficiente global de transferência de calorconhecido como fator U. O fator U é definido por uma expressão análoga à  lei de resfriamento de Newton:

Cálculo da transferência de calor - lei de resfriamento de Newton

O coeficiente global de transferência de calor está relacionado com a resistência térmica total e depende da geometria do problema.

Assumindo a transferência de calor unidimensional através da parede plana e desconsiderando a radiação, o coeficiente global de transferência de calor pode ser calculado como:

Cálculo de transferência de calor - fator U

coeficiente global de transferência de calor é então: U = 1 / (1/10 + 0,15/0,598 + 1/30) = 2,603 ​​W/m2K

O fluxo de calor pode então ser calculado simplesmente como: q = 2,603 ​​[W/m2K] x 30 [K] = 78,09 W/m2

A perda total de calor através desta parede será: qperda = q . A = 78,09 [W/m2] x 30 [m2] = 2342,72 W

Ponto de fusão dos Materiais

Tabela de Materiais - Ponto de Fusão

Condutividade Térmica do Material

Tabela de Materiais - Condutividade Térmica

Capacidade de Calor dos Materiais

Tabela de Materiais - Capacidade de Calor

Resistência dos Materiais

Tabela de Materiais - Resistência dos Materiais

Elasticidade dos Materiais

Tabela de Materiais - Elasticidade dos Materiais

Dureza dos Materiais

Tabela de Materiais - Dureza dos Materiais