O método de fio quente: técnica em paralelo e técnica de superfície

Abstract

A condutividade térmica é uma das propriedades físicas mais importantes de um material. A sua determinação experimental apresenta algumas dificuldades e requer alta precisão na determinação dos fatores necessários para o seu cálculo. O método de medida de condutividade térmica para materiais refratários mais usado hoje em todo o mundo, tanto nos centros de pesquisa, quanto nos laboratórios industriais, é o Método do Fio Quente, onde a condutividade térmica é calculada a partir do transiente de temperatura gerado por uma fonte de calor ideal, infinitamente longa e fina num meio material infinito. Neste trabalho são comparados os resultados obtidos utilizando-se duas técnicas diferentes para a detecção do transiente térmico: numa delas, a temperatura é medida na superfície do fio quente, (técnica de fio quente de superfície), e na outra, a temperatura é medida a uma certa distância do fio quente (técnica de fio quente paralelo). Os resultados experimentais mostram uma grande vantagem da técnica de fio quente de superfície em relação a técnica de fio quente paralelo para materiais com condutividade térmica superior a 10 W/mK. O intervalo de tempo considerado no cálculo é bem maior que aquele que seria utilizado na técnica de fio quente paralelo, obtendo-se assim resultados mais precisos e confiáveis.Thermal conductivity is one of the most important physical properties of a material. However, its experimental evaluation may presents some specific troubles, and high precision in the determination of the factors involved in its calculation is required. Specifically for refractory materials, the experimental technique employed worldwide for thermal conductivity calculations is the hot wire technique, in which the thermal conductivity is calculated starting from the temperature transient generated by an ideal, infinitely thin and long heat source embedded in an infinite surrounding material. In this work comparisons are made when two different techniques for the transient temperature detection are employed: in one of them, the temperature is detected and recorded at the surface of the hot wire (hot wire surface technique), while in the other, the measuring point is located at a fixed distance from the hot wire (hot wire parallel technique). Experimental results show a great advantage when using the hot wire surface technique for materials with thermal conductivity higher than 10 W/mK. The time interval which is taken into account in calculations is bigger than that one that would be employed in the hot wire parallel technique in the same experimental conditions, proportioning in this case higher accuracy and reliability in the experimental results obtained.