{"id":117227,"date":"2022-09-11T12:54:53","date_gmt":"2022-09-11T11:54:53","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/kevlar-densidade-resistencia-ponto-de-fusao-condutividade-termica\/"},"modified":"2022-10-17T12:59:59","modified_gmt":"2022-10-17T11:59:59","slug":"kevlar-densidade-resistencia-ponto-de-fusao-condutividade-termica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/pt-br\/kevlar-densidade-resistencia-ponto-de-fusao-condutividade-termica\/","title":{"rendered":"Kevlar – Densidade – Resist\u00eancia – Ponto de Fus\u00e3o – Condutividade T\u00e9rmica"},"content":{"rendered":"

Sobre Kevlar<\/h2>\n

O Kevlar tem muitas aplica\u00e7\u00f5es, desde pneus de bicicleta e velas de corrida at\u00e9 coletes \u00e0 prova de balas, devido \u00e0 sua alta rela\u00e7\u00e3o resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o em rela\u00e7\u00e3o ao peso;\u00a0por esta medida \u00e9 cinco vezes mais forte que o a\u00e7o.\u00a0As fibras de alta tenacidade e termicamente est\u00e1veis \u200b\u200bs\u00e3o usadas para armaduras leves \u00e0 prova de balas, e tamb\u00e9m devido \u00e0 economia de peso, tamb\u00e9m podem substituir materiais mais pesados \u200b\u200bem avi\u00f5es, para economia de combust\u00edvel.\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>\nKevlar<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Fase em STP<\/td>\ns\u00f3lido<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Densidade<\/td>\n1440 kg\/m3<\/sup><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o<\/td>\n3600 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>\n130 GPa<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Dureza Brinell<\/td>\nN\/D<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Ponto de fus\u00e3o<\/td>\n477 \u00b0C<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Condutividade t\u00e9rmica<\/td>\n0,04 W\/mK<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Capacidade de calor<\/td>\n1420 J\/gK<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Pre\u00e7o<\/td>\n50 $\/kg<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
<\/div>\n

Densidade de Kevlar<\/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\u00a0massa 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.\u00a0A unidade padr\u00e3o do SI \u00e9 quilogramas por metro c\u00fabico<\/strong> (kg\/m3<\/sup><\/strong>).\u00a0A unidade padr\u00e3o inglesa \u00e9 libras de massa por p\u00e9 c\u00fabico<\/strong> (lbm\/ft3<\/sup><\/strong>).<\/p>\n

A densidade do Kevlar \u00e9\u00a01440 kg\/m3<\/sup>.<\/strong><\/p>\n

Exemplo: Densidade<\/h3>\n

Calcule a altura de um cubo feito de Kevlar, 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 = 0,886 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 Kevlar<\/h2>\n

For\u00e7a de Kevlar<\/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>\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 de tra\u00e7\u00e3o 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 de Kevlar<\/h3>\n

A resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o final do Kevlar \u00e9 de 3600 MPa.<\/p>\n

For\u00e7a de Ced\u00eancia de Kevlar<\/h3>\n

O limite de escoamento do Kevlar\u00a0<\/strong>\u00e9 N\/A.<\/p>\n

M\u00f3dulo de Elasticidade de Kevlar<\/h3>\n

O m\u00f3dulo de elasticidade de Young do Kevlar \u00e9 130 GPa.<\/p>\n

Dureza de Kevlar<\/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 arranh\u00f5es<\/strong>.\u00a0O teste de dureza Brinell<\/strong><\/a> \u00e9 um dos testes de dureza de indenta\u00e7\u00e3o, que foi desenvolvido para testes de dureza.\u00a0Nos testes Brinell, um penetrador 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 Kevlar \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 Kevlar.\u00a0Esta 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 = 3600 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 = 3600 x 106<\/sup>\u00a0x 0,0001 =\u00a0360000 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 Kevlar<\/h2>\n

Kevlar – Ponto de Fus\u00e3o<\/h3>\n

O ponto de fus\u00e3o do Kevlar \u00e9 477\u00a0<\/strong>\u00b0C<\/strong>.<\/p>\n

Observe que esses pontos est\u00e3o associados \u00e0 press\u00e3o atmosf\u00e9rica padr\u00e3o.\u00a0Em geral, a fus\u00e3o<\/strong> \u00e9 uma mudan\u00e7a de fase<\/strong> de uma subst\u00e2ncia da fase s\u00f3lida para a l\u00edquida.\u00a0O ponto de fus\u00e3o<\/strong> de uma subst\u00e2ncia \u00e9 a temperatura na qual essa mudan\u00e7a de fase ocorre.\u00a0O ponto 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

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

A condutividade t\u00e9rmica do Kevlar \u00e9\u00a00,04\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 W\/mK<\/strong>.\u00a0\u00c9 uma medida da capacidade de uma subst\u00e2ncia de transferir calor atrav\u00e9s de um material por condu\u00e7\u00e3o<\/a>.\u00a0Observe que a 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

Kevlar – Calor Espec\u00edfico<\/h3>\n

O calor espec\u00edfico do Kevlar \u00e9\u00a0<\/strong>1420\u00a0<\/strong>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. 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\u00a0entalpia <\/strong>h(T, p)<\/em><\/strong>, respectivamente:\u00a0<\/strong><\/p>\n

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

onde os subscritos v<\/strong>\u00a0e\u00a0p<\/strong> denotam as vari\u00e1veis \u200b\u200bmantidas fixas durante a diferencia\u00e7\u00e3o. As propriedades\u00a0cv<\/sub> <\/strong>e cp<\/sub><\/strong> s\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 com a quantidade de energia adicionada pela transfer\u00eancia de calor. Suas unidades no SI s\u00e3o\u00a0J\/kg K<\/strong> ou J\/mol K<\/strong>.<\/p>\n

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

\"Kevlar<\/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 Kevlar com\u00a0condutividade t\u00e9rmica<\/u> de k1<\/sub>\u00a0= 0,04 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>\u00a0= 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>\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\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 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\/0,04 + 1\/30) = 0,258 W\/m2<\/sup>K<\/p>\n

O fluxo de calor pode ent\u00e3o ser calculado simplesmente como: q = 0,258 [W\/m2<\/sup>K] x 30 [K] = 7,73 W\/m2<\/sup><\/p>\n

A perda total de calor atrav\u00e9s desta parede ser\u00e1:\u00a0qperda<\/sub> <\/strong>= q .\u00a0A = 7,73 [W\/m2<\/sup>] x 30 [m2<\/sup>] =\u00a0231,76 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

<\/h3>\n<\/div><\/div>
<\/div>\n

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

Sobre Kevlar O Kevlar tem muitas aplica\u00e7\u00f5es, desde pneus de bicicleta e velas de corrida at\u00e9 coletes \u00e0 prova de balas, devido \u00e0 sua alta rela\u00e7\u00e3o resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o em rela\u00e7\u00e3o ao peso;\u00a0por esta medida \u00e9 cinco vezes mais forte que o a\u00e7o.\u00a0As fibras de alta tenacidade e termicamente est\u00e1veis \u200b\u200bs\u00e3o usadas para armaduras leves … 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":"\nKevlar | Densidade, For\u00e7a, Ponto de Fus\u00e3o, Condutividade T\u00e9rmica<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"A fibra de aramida \u00e9 uma poliamida arom\u00e1tica, que forma uma fibra sint\u00e9tica resistente ao calor e forte. 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