Relatorio - Experimento 01

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UCSAL- Pituaçu
DOCENTE: Wagner Almeida Monaco Conceição 
CURSO: Engenharia química
DETERMINAÇÃO K – CONDUTIVIDADE TÉRMICA
DISCENTES: 
Moreno Rafaeli
Ramon S. de Almeida 
 
 
 
SALVADOR-BA
2018
Discentes: Moreno Rafaeli e Ramon S. de Almeida.
DETERMINAÇÃO K – CONDUTIVIDADE TÉRMICA
Experimento realizado em: 17 de novembro
Relatório elaborado pelos alunos do curso de Engenharia Química, orientado pelo professor Wagner Almeida Monaco Conceição, destinado à disciplina fenômenos de transporte II, do semestre VI, da Universidade Católica do Salvador.
SALVADOR-BA
2018
INTRODUÇÃO
Os fenômenos de transferência de calor são fundamentais na operação de uma infinidade de processos industriais, logo para reduzir a perda energética e consequentemente reduzir os gastos com energia é preciso o estudo detalhado desses fenômenos. [1]
Na análise de transferência de calor é preciso conhecer as propriedades da matéria que podem ser divididas em propriedades termo físicas e propriedades termodinâmicas. Dentre as propriedades termo físicas, temos a condutividade térmica “K”, também conhecida como propriedade de transporte, fornece uma indicação da taxa na qual a energia é transferida pelo processo de difusão. [1]
A condutividade térmica para uma gradiente de temperatura, o fluxo térmico por condução aumenta com o aumento da condutividade térmica. A condutividade térmica depende do estado físico da matéria, ou seja, em geral o “K” de um sólido é maior que de um líquido, que, por sua vez, é maior do que de um gás. Essa tendência é devido à diferença no espaçamento intermolecular. [1]
MATERIAIS
Vidrarias e acessórios
Material metálico cilíndrico;
Termômetro;
Ferro de solda;
OBJETIVOS
Objetivos gerais:
Determinar a condutividade térmica; 
Objetivo Específico:
Através da condutividade térmica definir qual material é o corpo de prova metálico; 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
No material metálico de estudo contém três orifícios, cada um com suas respectivas funções: encaixe dos termômetros e o encaixe do ferro de solda. Inicialmente deve-se estabilizar o material metálico e colocar cada equipamento em seu respectivo local, em seguida esperar a temperatura T1 e T2 estabilizar, enquanto o mesmo for acontecendo deve-se anotar as temperaturas em triplicata para obter uma média e um desvio padrão da condutividade térmica (K) para que assim possa obter uma condutividade térmica que represente o material estudando e dessa forma possa concluir de que material é feito o corpo de prova. 
Figura 1 - Material metalico cilitrico
RESULTADOS E DISCURSSÕES 
Inicialmente verificou-se a temperatura ambiente do local que onde foi realizado o experimento, sendo ele no FABLAB que encontrava-se na temperatura de 28°C. O ferro utilizado no experimento trabalhava com 25W a 127V atingindo a temperatura máxima de 74°C. E por fim as dimensões do corpo de prova são de 108,73mm de comprimento com o diâmetro de 18,71mm.
Tendo todos os dados acima conhecidos iniciou-se o experimento de fato, ao colocar o ferro de solda nos seus respectivos lugar de acordo com a figura 1 aguardou-se três minutos para cada medição de temperatura, as medições foram realizadas em três etapas cada uma contendo quatro medições, totalizando doze medições de temperatura para cada uma das extremidades, lembrando que em cada uma das etapas o corpo de prova e os termômetros eram resfriados para a temperatura ambiente.
Na primeira etapa obteve as seguintes temperaturas abaixo:
	Dados Experimentais
	Medição 
	1°
	2°
	2°
	4°
	T1 (°C)
	28
	35
	38
	38
	T2 (°C)
	28
	33
	36
	38
	ΔT (°C)
	0
	2
	2
	0
Para essas condições de temperatura, utilizou-se a equação abaixo para obter a condutividade térmica:
	
	(1.0)
Utilizando a equação 1.0, obteve as seguintes condutividades térmica:
	Resultado 
	Ordem
	ΔT (°C)
	K (W/m K)
	1°
	0
	-
	2°
	2
	4625,105
	3°
	2
	4625,105
	4°
	0
	-
Realizando a média e o desvio padrão das seguintes constantes, obteve uma média de 4625,105W/m K e um desvio padrão de 0. 
Na segunda etapa obteve as seguintes temperaturas abaixo:
	Dados Experimentais
	Medição 
	1°
	2°
	2°
	4°
	T1 (°C)
	28
	36
	41
	44
	T2 (°C)
	28
	30
	34
	37
	ΔT (°C)
	0
	6
	7
	7
Para essas condições de temperatura, utilizou-se a equação 1.0 para obter a condutividade térmica. Segue abaixo os resultados das mesmas:
	Resultado 
	Ordem
	ΔT (°C)
	K (W/m K)
	1°
	0
	-
	2°
	6
	1541,702
	3°
	7
	1321,459
	4°
	7
	1321,459
Realizando a média e o desvio padrão dos resultados obteve respectivamente 1387,532W/m K e 103,8236.
Na terceira e ultima medição obteve as seguintes temperaturas abaixo:
	Dados Experimentais
	Medição 
	1°
	2°
	2°
	4°
	T1 (°C)
	28
	37
	41
	42
	T2 (°C)
	28
	32
	36
	37
	ΔT (°C)
	0
	5
	5
	5
Para essas condições de temperatura, utilizou-se a equação 1.0 para obter a condutividade térmica. Segue abaixo os resultados das mesmas:
	Resultado 
	Ordem
	ΔT (°C)
	K (W/m K)
	1°
	0
	-
	2°
	5
	1850,042
	3°
	5
	1850,042
	4°
	5
	1850,042
Realizando a média e o desvio padrão dos resultados obteve respectivamente 1850,042W/m K e 0.
Agora para obter somente uma condutividade térmica que represente os dados apresentando, pegou-se todos os resultados e obteve uma média geral, já que o material estudado permaneceu o mesmo, a temperatura ambiente não foi alterada, o fornecimento de calor foi continuo, dessa forma, viabilizando tal manobra para obter a condutividade térmica do material. Segue uma tabela abaixo com os resultados:
	Ordem 
	K (W/m K)
	1
	4625,105
	2
	4625,105
	3
	1541,702
	4
	1321,459
	5
	1321,459
	6
	1850,042
	7
	1850,042
	8
	1850,042
	Média
	2373,119
	Des. Padrão 
	1316,574
Analisando os resultados obteve a condutividade térmica do material de 2373,119W/m K. E analisando a tabela em anexo da condutividade térmica de vários materiais tabelados concluímos que o nosso material não consta na lista, porém o nosso desvio padrão foi muito elevado, dessa forma, pode-se concluir que a condutividade térmica obtida está errada por esses dois motivos, primeiro pela tabela padrão da condutividade térmica que o material com a maior condutividade térmica é o diamante com 1000W/m K e segundo pelo desvio padrão que demostra que os dados obtidos sofrem uma grande dispersão indicando que os dados obtidos não são uniformes.
Tal erro procedimental pode ter várias justificativas, sendo elas: O termômetro por ser antigo pode está descalibrado, o ferro de solda poderia não está transferindo 25W de calor ou simplesmente perdendo uma grande quantidade de calor para o sistema, o ambiente não era isolado termicamente, dessa forma, deixando o meio experimental a várias trocas térmicas e o corpo de prova pode ser uma liga metálica e não um material especifico.
CONCLUSÃO
Após estudo e análise dos fenômenos de transferência de calor e da condutividade térmica é constatado que apresenta grandes dificuldades para se ter resultados satisfatórios devido à influência dos fatores externos e de dissipação natural de calor para o meio, logo é preciso um dispositivo bem elaborado e adaptado para reduzir ao máximo as perdas e obter os resultados dos fenômeno com precisão. Embora os resultados possam ser melhorados com o refinamento do aparato e das técnicas empregadas para determinação da condutividade térmica, a situação no momento da pratica aflorou conhecimentos relacionados à elaboração do projeto no momento da realização da pratica e também quando foi preciso resolver problemas que surgiram durante o processo, esse estudos foram muito importante para compreensão da condutividade térmica em situações cotidianas.
ANEXO
[2]
REFERÊNCIAS[1] INCROPERA, F. P.; DE WITT, D. P.; BERGMAN, T. Fundamentos de transferência de calor e massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. 643 p.
[2] Young, Hugh D., University Physis, 7th Ed. Table 15-5.