{"id":117168,"date":"2022-09-10T09:16:28","date_gmt":"2022-09-10T08:16:28","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/vidro-densidade-capacidade-de-calor-condutividade-termica\/"},"modified":"2022-10-17T09:16:46","modified_gmt":"2022-10-17T08:16:46","slug":"vidro-densidade-capacidade-de-calor-condutividade-termica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/pt-br\/vidro-densidade-capacidade-de-calor-condutividade-termica\/","title":{"rendered":"Vidro – Densidade – Capacidade de Calor – Condutividade T\u00e9rmica"},"content":{"rendered":"

Sobre o Vidro<\/h2>\n

O vidro \u00e9 um s\u00f3lido amorfo n\u00e3o cristalino, muitas vezes transparente.\u00a0Os vidros t\u00eam amplo uso pr\u00e1tico, tecnol\u00f3gico e decorativo em, por exemplo, vidra\u00e7as, utens\u00edlios de mesa e \u00f3tica.\u00a0Como o vidro \u00e9 um s\u00f3lido amorfo (n\u00e3o cristalino), geralmente \u00e9 formado pela solidifica\u00e7\u00e3o de um fundido sem cristaliza\u00e7\u00e3o.\u00a0O vidro \u00e9 feito resfriando ingredientes fundidos, como areia de s\u00edlica, com rapidez suficiente para evitar a forma\u00e7\u00e3o de cristais vis\u00edveis.\u00a0Em alguns livros mais antigos, o termo tem sido usado como sin\u00f4nimo de vidro.\u00a0Hoje em dia, “s\u00f3lido v\u00edtreo” ou “s\u00f3lido amorfo” \u00e9 considerado o conceito abrangente, e o vidro o caso mais especial: o vidro \u00e9 um s\u00f3lido amorfo que exibe uma transi\u00e7\u00e3o v\u00edtrea.\u00a0O vidro que voc\u00ea encontra com mais frequ\u00eancia \u00e9 o vidro de silicato, que consiste principalmente em s\u00edlica ou di\u00f3xido de sil\u00edcio, SiO2.\"pre\u00e7o<\/a>

<\/div>\n

Resumo<\/h3>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Nome<\/td>\nVidro<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Fase em STP<\/td>\ns\u00f3lido<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Densidade<\/td>\n2500 kg\/m3<\/sup><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o<\/td>\n7 MPa<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
For\u00e7a de rendimento<\/td>\nN\/D<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
M\u00f3dulo de elasticidade de Young<\/td>\n80 GPa<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Dureza Brinell<\/td>\n1550 BHN<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Ponto de fus\u00e3o<\/td>\n1700 \u00b0C<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Condutividade t\u00e9rmica<\/td>\n1,05 W\/mK<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Capacidade de calor<\/td>\n840 J\/gK<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Pre\u00e7o<\/td>\n5 $\/kg<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
<\/div>\n

Densidade do Vidro<\/h2>\n

As densidades t\u00edpicas de v\u00e1rias subst\u00e2ncias est\u00e3o \u00e0 press\u00e3o atmosf\u00e9rica.\u00a0A densidade<\/strong><\/a> \u00e9 definida como a massa por unidade de volume<\/strong>.\u00a0\u00c9 uma propriedade intensiva<\/strong>, que \u00e9 matematicamente definida como massa dividida pelo volume: \u03c1 = m\/V<\/strong><\/p>\n

Em palavras, a densidade (\u03c1) de uma subst\u00e2ncia \u00e9 a massa total (m) dessa subst\u00e2ncia dividida pelo volume total (V) ocupado por essa subst\u00e2ncia. A unidade padr\u00e3o do SI \u00e9\u00a0quilogramas por metro c\u00fabico<\/strong> (kg\/m3<\/sup><\/strong>). A unidade padr\u00e3o inglesa \u00e9\u00a0libras de massa por p\u00e9 c\u00fabico<\/strong> (lbm\/ft3<\/sup><\/strong>).<\/p>\n

A densidade do Vidro \u00e9 2500 kg\/m3<\/sup>.<\/strong><\/p>\n

Exemplo: Densidade<\/h3>\n

Calcule a altura de um cubo feito de vidro, que pesa uma tonelada m\u00e9trica.<\/p>\n

Solu\u00e7\u00e3o:<\/strong><\/p>\n

A densidade<\/strong> \u00e9 definida como a\u00a0massa por unidade de volume<\/strong>.\u00a0\u00c9 matematicamente definido como massa dividida pelo volume:\u00a0\u03c1 = m\/V.<\/strong><\/p>\n

Como o volume de um cubo \u00e9 a terceira pot\u00eancia de seus lados (V = a3<\/sup>), a altura desse cubo pode ser calculada:<\/p>\n

\"densidade<\/a><\/p>\n

A altura desse cubo \u00e9 ent\u00e3o\u00a0a = 0,737 m<\/strong>.<\/p>\n

<\/div>
\n<\/div><\/div>
\n

Densidade de Materiais<\/h3>\n

\"Tabela<\/p>\n<\/div><\/div>

\n<\/div><\/div>
<\/div>\n

Propriedades Mec\u00e2nicas do Vidro<\/h2>\n

For\u00e7a do Vidro<\/h3>\n

Na mec\u00e2nica dos materiais, a\u00a0resist\u00eancia de um material<\/strong>\u00a0\u00e9 sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deforma\u00e7\u00e3o pl\u00e1stica.\u00a0A resist\u00eancia dos materiais<\/strong>\u00a0considera basicamente a rela\u00e7\u00e3o entre as\u00a0cargas externas<\/strong>\u00a0aplicadas a um material e a\u00a0deforma\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0resultante ou altera\u00e7\u00e3o nas dimens\u00f5es do material.\u00a0Ao projetar estruturas e m\u00e1quinas, \u00e9 importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resist\u00eancia adequada para resistir \u00e0s cargas ou for\u00e7as aplicadas e manter sua forma original.<\/p>\n

A resist\u00eancia de um material<\/strong>\u00a0\u00e9 sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deforma\u00e7\u00e3o pl\u00e1stica.\u00a0Para tens\u00e3o de tra\u00e7\u00e3o, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar \u00e9 conhecida como resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o final (UTS).\u00a0O limite de escoamento<\/a>\u00a0ou tens\u00e3o de escoamento \u00e9 a propriedade do material definida como a tens\u00e3o na qual um material come\u00e7a a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento \u00e9 o ponto onde a deforma\u00e7\u00e3o n\u00e3o linear (el\u00e1stica + pl\u00e1stica) come\u00e7a.\u00a0No caso de tens\u00e3o tracional de uma barra uniforme (curva tens\u00e3o-deforma\u00e7\u00e3o), a\u00a0\u00a0lei de Hooke<\/b><\/a>\u00a0descreve o comportamento de uma barra na regi\u00e3o el\u00e1stica.\u00a0O\u00a0m\u00f3dulo de elasticidade de Young<\/a>\u00a0\u00e9 o m\u00f3dulo de elasticidade para tens\u00f5es de tra\u00e7\u00e3o e compress\u00e3o no regime de elasticidade linear de uma deforma\u00e7\u00e3o uniaxial e geralmente \u00e9 avaliado por ensaios de tra\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Veja tamb\u00e9m:\u00a0Resist\u00eancia dos Materiais<\/a><\/p>\n

Resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o final do Vidro<\/h3>\n

A resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o final do Vidro \u00e9 de 7 MPa.<\/p>\n

For\u00e7a de rendimento do Vidro<\/h3>\n

O limite de escoamento do Vidro \u00e9 N\/A.<\/p>\n

M\u00f3dulo de Elasticidade do Vidro<\/h3>\n

O m\u00f3dulo de elasticidade de Young do Vidro \u00e9 de 80 MPa.<\/p>\n

Dureza do Vidro<\/h3>\n

Na ci\u00eancia dos materiais, a dureza<\/strong><\/a> \u00e9 a capacidade de suportar o recuo da superf\u00edcie<\/strong>\u00a0(deforma\u00e7\u00e3o pl\u00e1stica localizada<\/strong>) e\u00a0arranh\u00f5es<\/strong>.\u00a0O teste de dureza Brinell<\/strong><\/a> \u00a0\u00e9 um dos testes de dureza de indenta\u00e7\u00e3o, que foi desenvolvido para testes de dureza.\u00a0Nos testes Brinell, um\u00a0penetrador esf\u00e9rico<\/strong>\u00a0duro \u00e9 for\u00e7ado sob uma carga espec\u00edfica na superf\u00edcie do metal a ser testado.<\/p>\n

O n\u00famero de dureza Brinell<\/strong> (HB) \u00e9 a carga dividida pela \u00e1rea da superf\u00edcie da indenta\u00e7\u00e3o.\u00a0O di\u00e2metro da impress\u00e3o \u00e9 medido com um microsc\u00f3pio com uma escala sobreposta.\u00a0O n\u00famero de dureza Brinell \u00e9 calculado a partir da equa\u00e7\u00e3o:<\/p>\n

\"n\u00famero<\/a><\/p>\n

A dureza Brinell do Vidro \u00e9 de aproximadamente 1550 BHN (convertido).<\/p>\n

Veja tamb\u00e9m:\u00a0Dureza dos Materiais<\/a><\/p>\n

Exemplo: For\u00e7a<\/h3>\n

Suponha uma haste de pl\u00e1stico, que \u00e9 feita de vidro. Esta haste de pl\u00e1stico tem uma \u00e1rea de se\u00e7\u00e3o transversal de 1 cm2<\/sup>.\u00a0Calcule a for\u00e7a de tra\u00e7\u00e3o necess\u00e1ria para atingir a resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o final para este material, que \u00e9: UTS = 7 MPa.<\/p>\n

Solu\u00e7\u00e3o:<\/p>\n

A tens\u00e3o (\u03c3)<\/strong> pode ser igualada \u00e0 carga por unidade de \u00e1rea ou \u00e0 for\u00e7a (F) aplicada por \u00e1rea de se\u00e7\u00e3o transversal (A) perpendicular \u00e0 for\u00e7a como:<\/p>\n

\"resist\u00eancia<\/a><\/p>\n

portanto, a for\u00e7a de tra\u00e7\u00e3o necess\u00e1ria para atingir a resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o final \u00e9:<\/p>\n

F<\/strong> = UTS x A = 7 x 106<\/sup>\u00a0x 0,0001 =\u00a0700 N<\/strong><\/p>\n

<\/div>
\n

Resist\u00eancia dos Materiais<\/h3>\n

\"Tabela<\/a><\/p><\/div><\/div>

\n

Elasticidade dos Materiais<\/h3>\n

\"Tabela<\/a><\/p><\/div><\/div>

\n

Dureza dos Materiais<\/h3>\n

\"Tabela<\/a>\u00a0 <\/p><\/div><\/div>

<\/div>\n

Propriedades T\u00e9rmicas do Vidro<\/h2>\n

Vidro – Ponto de Fus\u00e3o<\/h3>\n

O ponto de fus\u00e3o do Vidro \u00e9 1700 <\/strong>\u00b0C<\/strong>.<\/p>\n

Observe que esses pontos est\u00e3o associados \u00e0 press\u00e3o atmosf\u00e9rica padr\u00e3o. Em geral, a\u00a0fus\u00e3o<\/strong>\u00a0\u00e9 uma\u00a0mudan\u00e7a de fase<\/strong> de uma subst\u00e2ncia da fase s\u00f3lida para a l\u00edquida. O\u00a0ponto de fus\u00e3o<\/strong> de uma subst\u00e2ncia \u00e9 a temperatura na qual essa mudan\u00e7a de fase ocorre.\u00a0O\u00a0ponto de fus\u00e3o<\/strong>\u00a0tamb\u00e9m define uma condi\u00e7\u00e3o na qual o s\u00f3lido e o l\u00edquido podem existir em equil\u00edbrio.\u00a0Para v\u00e1rios compostos qu\u00edmicos e ligas, \u00e9 dif\u00edcil definir o ponto de fus\u00e3o, pois geralmente s\u00e3o uma mistura de v\u00e1rios elementos qu\u00edmicos.<\/p>\n

Vidro – Condutividade T\u00e9rmica<\/h3>\n

A condutividade t\u00e9rmica do\u00a0Vidro<\/strong> \u00e9 1,05\u00a0<\/strong>W\/(m\u00b7K)<\/strong>.<\/p>\n

As caracter\u00edsticas de transfer\u00eancia de calor de um material s\u00f3lido s\u00e3o medidas por uma propriedade chamada condutividade t\u00e9rmica<\/strong>, k (ou \u03bb), medida em\u00a0W\/mK<\/strong>. \u00c9 uma medida da capacidade de uma subst\u00e2ncia de transferir calor atrav\u00e9s de um material por\u00a0condu\u00e7\u00e3o<\/a>. Observe que\u00a0a lei de Fourier<\/strong><\/a> se aplica a toda mat\u00e9ria, independentemente de seu estado (s\u00f3lido, l\u00edquido ou gasoso), portanto, tamb\u00e9m \u00e9 definida para l\u00edquidos e gases.<\/p>\n

A condutividade t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0da maioria dos l\u00edquidos e s\u00f3lidos varia com a temperatura.\u00a0Para vapores, tamb\u00e9m depende da press\u00e3o.\u00a0No geral:<\/p>\n

\"condutividade<\/a><\/p>\n

A maioria dos materiais s\u00e3o quase homog\u00eaneos, portanto, geralmente podemos escrever k = k (T)<\/em><\/strong>.\u00a0Defini\u00e7\u00f5es semelhantes est\u00e3o associadas a condutividades t\u00e9rmicas nas dire\u00e7\u00f5es y e z (ky, kz), mas para um material isotr\u00f3pico a condutividade t\u00e9rmica \u00e9 independente da dire\u00e7\u00e3o de transfer\u00eancia, kx = ky = kz = k.<\/p>\n

Vidro – Calor Espec\u00edfico<\/h3>\n

O calor espec\u00edfico do Vidro \u00e9 <\/strong>840 J\/g<\/strong>\u00a0K<\/strong>.<\/p>\n

Calor espec\u00edfico, ou capacidade calor\u00edfica espec\u00edfica, <\/strong>\u00e9 uma propriedade relacionada \u00e0\u00a0energia interna<\/a><\/strong> que \u00e9 muito importante na termodin\u00e2mica. As\u00a0propriedades intensivas <\/strong>c<\/em><\/strong>v<\/sub><\/em><\/strong>\u00a0e\u00a0c<\/em><\/strong>p<\/sub><\/em><\/strong> s\u00e3o definidas para subst\u00e2ncias compress\u00edveis puras simples como derivadas parciais da\u00a0energia interna <\/strong>u(T, v)<\/em><\/strong> e entalpia <\/strong>h(T, p)<\/em><\/strong>, respectivamente:\u00a0<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

onde os subscritos v<\/strong> e\u00a0p<\/strong> denotam as vari\u00e1veis \u200b\u200bmantidas fixas durante a diferencia\u00e7\u00e3o.\u00a0As propriedades\u00a0cv<\/sub> <\/strong>e\u00a0cp<\/sub><\/strong> s\u00e3o chamadas de calores espec\u00edficos <\/strong>(ou capacidades t\u00e9rmicas<\/strong>) porque, sob certas condi\u00e7\u00f5es especiais, elas relacionam a mudan\u00e7a de temperatura de um sistema com a quantidade de energia adicionada pela transfer\u00eancia de calor. Suas unidades no SI s\u00e3o\u00a0J\/kg K<\/strong>\u00a0ou\u00a0J\/mol K<\/strong>.<\/p>\n

Exemplo: c\u00e1lculo de transfer\u00eancia de calor<\/h3>\n

\"Vidro<\/a>A condutividade t\u00e9rmica \u00e9 definida como a quantidade de calor (em watts) transferida atrav\u00e9s de uma \u00e1rea quadrada de material de determinada espessura (em metros) devido a uma diferen\u00e7a de temperatura.\u00a0Quanto menor a condutividade t\u00e9rmica do material, maior a capacidade do material de resistir \u00e0 transfer\u00eancia de calor.<\/p>\n

Calcule a taxa de fluxo de calor<\/u> atrav\u00e9s de uma parede de 3 m x 10 m de \u00e1rea (A = 30 m2<\/sup>). A parede tem 15 cm de espessura (L1<\/sub>) e \u00e9 feita de vidro com\u00a0condutividade t\u00e9rmica<\/u> de k1<\/sub>\u00a0= 1,05 W\/mK (isolante t\u00e9rmico ruim).\u00a0Suponha que as temperaturas<\/u> interna e externa\u00a0\u00a0sejam 22 \u00b0C e -8 \u00b0C, e os coeficientes de transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o<\/u> nos lados interno e externo sejam h1<\/sub> = 10 W\/m2<\/sup>K e h2<\/sub> = 30 W\/m2<\/sup>K, respectivamente.\u00a0Note-se que estes coeficientes de convec\u00e7\u00e3o dependem muito especialmente das condi\u00e7\u00f5es ambientais e interiores (vento, humidade, etc.).<\/p>\n

Calcule o fluxo de\u00a0calor (perda de calor<\/strong>) atrav\u00e9s desta parede.<\/p>\n

Solu\u00e7\u00e3o:<\/strong><\/p>\n

Como foi escrito, muitos dos processos de transfer\u00eancia de calor envolvem sistemas compostos e at\u00e9 envolvem uma combina\u00e7\u00e3o de condu\u00e7\u00e3o<\/u> e\u00a0convec\u00e7\u00e3o<\/u>. Com esses sistemas compostos, muitas vezes \u00e9 conveniente trabalhar com um\u00a0coeficiente global de transfer\u00eancia de calor<\/u><\/strong>,\u00a0conhecido <\/strong>como\u00a0fator U.\u00a0<\/strong>O fator U \u00e9 definido por uma express\u00e3o an\u00e1loga \u00e0 lei de resfriamento de Newton<\/strong><\/a>:<\/p>\n

\"C\u00e1lculo<\/a><\/p>\n

O coeficiente global de transfer\u00eancia de calor<\/strong> est\u00e1 relacionado com a\u00a0resist\u00eancia t\u00e9rmica total<\/a>\u00a0e depende da geometria do problema.<\/p>\n

Assumindo a transfer\u00eancia de calor unidimensional atrav\u00e9s da parede plana e desconsiderando a radia\u00e7\u00e3o, o coeficiente global de transfer\u00eancia de calor<\/strong>\u00a0pode ser calculado como:<\/p>\n

\"C\u00e1lculo<\/a><\/p>\n

O\u00a0coeficiente global de transfer\u00eancia de calor <\/strong>\u00e9 ent\u00e3o: U = 1 \/ (1\/10 + 0,15\/1,05 + 1\/30) = 3,62 W\/m2<\/sup>K<\/p>\n

O fluxo de calor pode ent\u00e3o ser calculado simplesmente como: q = 3,62 [W\/m2<\/sup>K] x 30 [K] = 108,62 W\/m2<\/sup><\/p>\n

A perda total de calor atrav\u00e9s desta parede ser\u00e1:\u00a0qperda<\/sub> <\/strong>= q . A = 108,62 [W\/m2<\/sup>] x 30 [m2<\/sup>] =\u00a03258,62 W<\/strong><\/p>\n

<\/div>
\n

Ponto de fus\u00e3o dos Materiais<\/h3>\n

\"Tabela<\/a><\/p><\/div><\/div>

\n

Condutividade T\u00e9rmica dos Materiais<\/h3>\n

\"Tabela<\/a><\/p><\/div><\/div>

\n

Capacidade de Calor dos Materiais<\/h3>\n

\"Tabela<\/a><\/p>\n<\/div><\/div>

<\/div>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Sobre o Vidro O vidro \u00e9 um s\u00f3lido amorfo n\u00e3o cristalino, muitas vezes transparente.\u00a0Os vidros t\u00eam amplo uso pr\u00e1tico, tecnol\u00f3gico e decorativo em, por exemplo, vidra\u00e7as, utens\u00edlios de mesa e \u00f3tica.\u00a0Como o vidro \u00e9 um s\u00f3lido amorfo (n\u00e3o cristalino), geralmente \u00e9 formado pela solidifica\u00e7\u00e3o de um fundido sem cristaliza\u00e7\u00e3o.\u00a0O vidro \u00e9 feito resfriando ingredientes fundidos, … Ler mais…<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"yoast_head":"\nVidro | Densidade, Capacidade de Calor, Condutividade T\u00e9rmica<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"O vidro \u00e9 um s\u00f3lido amorfo n\u00e3o cristalino, muitas vezes transparente. 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