{"id":117206,"date":"2022-09-10T21:59:12","date_gmt":"2022-09-10T20:59:12","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/fibra-de-carbono-densidade-resistencia-ponto-de-fusao\/"},"modified":"2022-10-17T12:21:10","modified_gmt":"2022-10-17T11:21:10","slug":"fibra-de-carbono-densidade-resistencia-ponto-de-fusao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/pt-br\/fibra-de-carbono-densidade-resistencia-ponto-de-fusao\/","title":{"rendered":"Fibra de Carbono – Densidade – Resist\u00eancia – Ponto de Fus\u00e3o"},"content":{"rendered":"

Sobre Fibra de Carbono<\/h2>\n

A fibra de carbono \u00e9 um pol\u00edmero que \u00e9 um material muito forte que tamb\u00e9m \u00e9 muito leve.\u00a0As fibras de carbono t\u00eam v\u00e1rias vantagens, incluindo alta rigidez, alta resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o, baixo peso, alta resist\u00eancia qu\u00edmica, toler\u00e2ncia a altas temperaturas e baixa expans\u00e3o t\u00e9rmica.\u00a0A fibra de carbono \u00e9 cinco vezes mais forte que o a\u00e7o e duas vezes mais r\u00edgida.\u00a0Embora a fibra de carbono seja mais forte e r\u00edgida que o a\u00e7o, \u00e9 mais leve que o a\u00e7o;\u00a0tornando-o o material de fabrica\u00e7\u00e3o ideal para muitas pe\u00e7as.\u00a0As fibras de carbono s\u00e3o geralmente combinadas com outros materiais para formar um comp\u00f3sito.\u00a0

<\/div>\"pre\u00e7o<\/a>
<\/div>\n

Resumo<\/h3>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Nome<\/td>\nFibra de Carbono<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Fase em STP<\/td>\ns\u00f3lido<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Densidade<\/td>\n2000 kg\/m3<\/sup><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o<\/td>\n4000 MPa<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
For\u00e7a de rendimento<\/td>\n2500 MPa<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
M\u00f3dulo de elasticidade de Young<\/td>\n500 GPa<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Dureza Brinell<\/td>\nN\/D<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Ponto de fus\u00e3o<\/td>\n3657 \u00b0C<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Condutividade t\u00e9rmica<\/td>\n100 W\/mK<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Capacidade de calor<\/td>\n800 J\/gK<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Pre\u00e7o<\/td>\n22 $\/kg<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
<\/div>\n

Densidade da fibra de carbono<\/h2>\n

As densidades t\u00edpicas de v\u00e1rias subst\u00e2ncias est\u00e3o \u00e0 press\u00e3o atmosf\u00e9rica.\u00a0A densidade<\/strong><\/a>\u00a0\u00e9 definida como a\u00a0massa por unidade de volume<\/strong>.\u00a0\u00c9 uma\u00a0propriedade intensiva<\/strong>, que \u00e9 matematicamente definida como massa dividida pelo volume:\u00a0\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>\u00a0(lbm\/ft3<\/sup><\/strong>).<\/p>\n

A densidade da fibra de carbono \u00e9 de\u00a02.000 kg\/m3<\/sup>.<\/strong><\/p>\n

Exemplo: Densidade<\/h3>\n

Calcule a altura de um cubo feito de fibra de carbono, 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 = 0,793 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 da Fibra de Carbono<\/h2>\n

For\u00e7a da Fibra de Carbono<\/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 a 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> ou 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\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 da Fibra de Carbono<\/h3>\n

A resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o final da Fibra de Carbono \u00e9 de 4000 MPa.<\/p>\n

For\u00e7a de Ced\u00eancia da Fibra de Carbono<\/h3>\n

A for\u00e7a de rendimento da Fibra de Carbono\u00a0<\/strong>\u00e9 de 2500 MPa.<\/p>\n

M\u00f3dulo de Elasticidade da Fibra de Carbono<\/h3>\n

O m\u00f3dulo de elasticidade de Young da Fibra de Carbono \u00e9 de 500 MPa.<\/p>\n

Dureza da Fibra de Carbono<\/h3>\n

Na ci\u00eancia dos materiais, a dureza<\/strong><\/a> \u00e9 a capacidade de suportar\u00a0o recuo da superf\u00edcie<\/strong> (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\u00a0\u00a0n\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 da Fibra de Carbono \u00e9 aproximadamente N\/A.<\/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 fibra de carbono. 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 = 4000 MPa.<\/p>\n

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

A tens\u00e3o (\u03c3)<\/strong>\u00a0pode 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 = 4000 x 106<\/sup>\u00a0x 0,0001 =\u00a0400000 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 da Fibra de Carbono<\/h2>\n

Fibra de Carbono – Ponto de Fus\u00e3o<\/h3>\n

O ponto de fus\u00e3o da Fibra de Carbono \u00e9 3657 <\/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> \u00e9 uma\u00a0mudan\u00e7a de fase<\/strong> de uma subst\u00e2ncia da fase s\u00f3lida para a l\u00edquida.\u00a0O\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>tamb\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

Fibra de Carbono – Condutividade T\u00e9rmica<\/h3>\n

A condutividade t\u00e9rmica da Fibra de Carbono<\/strong>\u00a0\u00e9\u00a0 de\u00a0100\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> da 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

Fibra de Carbono – Calor Espec\u00edfico<\/h3>\n

O calor espec\u00edfico da Fibra de Carbono \u00e9 <\/strong>800 J\/g<\/strong>\u00a0K<\/strong>.<\/p>\n

Calor espec\u00edfico, ou capacidade calor\u00edfica espec\u00edfica,<\/strong>\u00a0\u00e9 uma propriedade relacionada \u00e0\u00a0energia interna<\/a><\/strong> que \u00e9 muito importante na termodin\u00e2mica.\u00a0As\u00a0propriedades intensivas <\/strong>c<\/em><\/strong>v<\/sub><\/em><\/strong> e\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\u00a0entalpia <\/strong>h(T, p)<\/em><\/strong>, respectivamente:\u00a0<\/strong><\/p>\n

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

onde os subscritos v<\/strong> e\u00a0p<\/strong>\u00a0denotam as vari\u00e1veis \u200b\u200bmantidas fixas durante a diferencia\u00e7\u00e3o.\u00a0As propriedades\u00a0cv<\/sub> <\/strong>e\u00a0cp<\/sub><\/strong>\u00a0s\u00e3o chamadas de\u00a0calores espec\u00edficos <\/strong>(ou\u00a0capacidades de calor<\/strong>) porque, sob certas condi\u00e7\u00f5es especiais, elas relacionam a mudan\u00e7a de temperatura de um sistema \u00e0 quantidade de energia adicionada pela transfer\u00eancia de calor.\u00a0Suas unidades no SI s\u00e3o\u00a0J\/kg K<\/strong> ou\u00a0J\/mol K<\/strong>.<\/p>\n

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

\"Fibra<\/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 Fibra de Carbono com\u00a0condutividade t\u00e9rmica<\/u> \u00a0de k1<\/sub>\u00a0= 100 W\/mK (isolante t\u00e9rmico ruim).\u00a0Suponha que as temperaturas<\/u>\u00a0interna e externa\u00a0 sejam 22\u00b0C e -8\u00b0C, e os\u00a0coeficientes 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 especialmente das condi\u00e7\u00f5es ambientais e interiores (vento, humidade, etc.).<\/p>\n

Calcule o fluxo de\u00a0calor (perda de calor)<\/strong>\u00a0atrav\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>\u00a0e\u00a0convec\u00e7\u00e3o<\/u>.\u00a0Com esses sistemas compostos, muitas vezes \u00e9 conveniente trabalhar com um coeficiente 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\u00a0\u00a0coeficiente global de transfer\u00eancia de calor<\/strong> est\u00e1 relacionado com a resist\u00eancia t\u00e9rmica total<\/a> e 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\/100 + 1\/30) = 7,42 W\/m2<\/sup>K<\/p>\n

O fluxo de calor pode ent\u00e3o ser calculado simplesmente como: q = 7,42 [W\/m2<\/sup>K] x 30 [K] = 222,5 W\/m2<\/sup><\/p>\n

A perda total de calor atrav\u00e9s desta parede ser\u00e1:\u00a0qperda<\/sub><\/strong>\u00a0= q .\u00a0A = 222,5 [W\/m2<\/sup>] x 30 [m2<\/sup>] =\u00a06674,91 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 Fibra de Carbono A fibra de carbono \u00e9 um pol\u00edmero que \u00e9 um material muito forte que tamb\u00e9m \u00e9 muito leve.\u00a0As fibras de carbono t\u00eam v\u00e1rias vantagens, incluindo alta rigidez, alta resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o, baixo peso, alta resist\u00eancia qu\u00edmica, toler\u00e2ncia a altas temperaturas e baixa expans\u00e3o t\u00e9rmica.\u00a0A fibra de carbono \u00e9 cinco vezes mais … 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":"\nFibra de Carbono | Densidade, For\u00e7a,, Ponto de Fus\u00e3o<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"A fibra de carbono \u00e9 um pol\u00edmero que \u00e9 um material muito forte que tamb\u00e9m \u00e9 muito leve. 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