exercicios propriedades termicas

CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Propriedades térmicas
(exercícios)
CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA
ANO: 1
SEMESTRE: 1
1

Exercício I
Calor específico
Qual a quantidade de calor a ser fornecida a 250 g de tungsténio para aumentar a temperatura de 25 K a 650 K?
Calor específico do tungsténio: 0,032 cal

g⋅K

Resolução:
Calor requerido = Calor específico x massa x ∆T
= 0,032 x 250 x (650-25)
= 5000 cal
2

Exercício II
Expansão térmica
Um fio de cobre com 15 m de comprimento é arrefecido de 40ºC para -9ºC.
Qual vai ser a sua variação de comprimento?

αl=16,5x10-6 (ºC)-1
Resolução:
∆l
= α x ∆T l0 ∆l = 15 x 16,5 x 10−6 x ( −9 − 40 ) = −0,012 m = −12 mm

3

Exercício III
Tensões térmicas
Um bastão de latão é usado numa aplicação onde as suas extremidades são mantidas rígidas. Se à temperatura ambiente (20ºC) o bastão está livre de tensões, qual é a temperatura máxima a que o bastão pode ser aquecido sem que uma tensão de compressão de 172 MPa seja excedida?
Módulo de elasticidade do latão: 100 GPa αl = 20x10-6ºC-1

Resolução:

σ
−172 × 106 σ = Eα l ( T0 − T f ) ⇔ T f = T0 −
⇔ T f = 20 −
= 106º C
9
−6
Eα l
( 100 × 10 ) × ( 20 × 10 )

4

Exercício IV
Projetar um revestimento cerâmico
Um vidrado, cuja função é apenas decorativa, deve ser aplicado sobre outro cerâmico com melhores propriedades (mecânicas e térmicas). O vidrado tem uma resistência à fratura térmica de 128 MPa, um módulo de elasticidade de 103
GPa, e um coeficiente de expansão térmica de 10x10-6 oC-1. Calcule a variação de temperatura máxima que pode ser permitida sem quebrar o vidrado.

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Exercício IV - Resolução σ térmico = α × E × ∆T = σ fratura σfratura = 128 MPa
E = 103 GPa α = 10 x 10-6 ºC-1

128 × 106
∆T =
= 124 ,3º C
9
−6
10 × 10 × 103 × 10

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Exercício V
Projetar um molde para o processamento de componentes de Al pelo método de fundição
Calcule as dimensões de um molde que irá ser usado para produzir uma estrutura