Analise Termica, Notas de estudo de Cultura

Baixe Analise Termica e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! CUR Aná Pr E UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA SO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS III lises Térmicas ofessor Paulo A. P. Wendhausen, Dr.-Ing. laborado por Guilherme V. Rodrigues e Otávio Marchetto. Índice OBJETIVO 1. Análises térmicas 2. Termogravimetria (TG) 2.1 Histórico 2.2 Definição 2.3 Aplicações da TG 2.4 Equipamento 2.4.1 Forno 2.4.2 Programador de Temperatura 2.4.3 Termopar 2.4.4 Balança 2.4.5 Cadinhos 3. Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) 3.1 Histórico 3.2 DTA 3.3 DSC 3.3.1 DSC de compensação de energia 3.3.2 DSC de fluxo de calor 3.4 Aplicações de DTA e DSC 3.5 Equipamento 3.5.1 Cadinhos da DTA 3.5.2 Cadinhos da DSC 3.6 Cálculo da Entalpia 3.6.1 Linha base 3.6.2 Medida da entalpia 1. ANÁLISES TÉRMICAS A definição usualmente aceita para análise térmica foi originalmente proposta pelo Comitê de Nomenclatura da Confederação Internacional de Análises Térmicas (ICTA) sendo, subseqüentemente, adotada tanto pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) quanto pela Sociedade Americana de Testes de Materiais (ASTM). Análise Térmica é um termo que abrange um grupo de técnicas nas quais uma propriedade física ou química de uma substância, ou de seus produtos de reação, é monitorada em função do tempo ou temperatura, enquanto a temperatura da amostra, sob uma atmosfera específica, é submetida a uma programação controlada. Esta definição é tão abrangente que garante que todo engenheiro é, em algum momento de sua carreira, um termo-analista. Entretanto, esta abrangência confere às análises térmicas certas conotações que podem levar a interpretações errôneas. Restringir a análise térmica a uma análise química ou de composição seria, por sua vez, limitá-la demasiadamente. Desta forma a análise térmica tem seu campo de atuação voltado ao estudo de: processos como catálises e corrosões, propriedades térmicas e mecânicas como expansão térmica e amolecimento, diagramas de fase e transformações. Algumas das principais técnicas termo-analíticas estão resumidas na figura 1. Termogravi- metria (TG) Análise Termo-mecânica (TMA) Análise Dilatométrica (DIL) Análise Dínamo-Mecânica (DMA) Mudanças de massa devido à interação com a atmosfera, vaporização e decomposição. dimensões, deformações, Propriedades termofísicas (TPP). Cálculo da difusividade térmica, condutividade térmica e Cp TPP - (Laser / Light Flash Analysis) (LFA) Análise Térmica Diferencial (DTA) Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) Análises Térmicas Mudanças nas propriedades viscoelásticas e transições. Processos físicos e químicos envolvendo variação de energia. Figura 1 – Algumas das principais técnicas termo-analíticas Ocasionalmente o uso de mais de uma técnica termo-analíticas é aconselhável a fim de responder completamente e inequivocamente a um problema específico. Vários termos são empregados para designar as situações onde mais de uma técnica é utilizada. A situação típica, na qual uma nova amostra é usada para cada técnica e cada medição é feita em um único ambiente térmico, é referida como “paralela”, já a situação onde amostras individuais são usadas em uma atmosfera e ambiente térmico em comum é chamada de “concorrente”. Condições experimentais de ensaios distintos, como por exemplo a preparação da amostra, provocam incertezas nas situações anteriores. A alternativa restante é compartilhar não só a atmosfera e o ambiente térmico, mas também a amostra. Tal medida leva o nome de simultânea e tem tido grande aplicação, já que as possibilidades de utilizar várias técnicas termo-analíticas simultaneamente são praticamente infindáveis. a) Paralela b) Concorrente c) Simultânea Figura 2 -Tipos de combinações de métodos O compartilhamento da amostra e do ambiente térmico pode tornar impossível a otimização das condições de cada medida, sendo então necessário fazer uma concessão. Porém, freqüentemente, a base para comparação de resultados de uma técnica para outra e a economia em tempo, equipamento e amostra, superam as desvantagens e a possível perda de sensibilidade. Ocasionalmente o peso e a temperatura serão exibidos em função do tempo. Isto permite a verificação aproximada da taxa de aquecimento, mas é menos conveniente para propósitos de comparação com outras curvas. As curvas DTG aperfeiçoam a resolução e são mais facilmente comparadas a outras medidas. Entretanto, a diferenciação é um grande amplificador; sendo, muitas vezes, aplainada pelo software para gerar um gráfico da derivada. Tais curvas são também de interesse do estudo da cinética das reações, uma vez que ela apresenta a taxa efetiva da reação. A estequiometria, todavia, e mais legível na representação original. 2.3 Aplicações da TG Dentre as inúmeras aplicações existentes da termogravimetria destacam-se: Calcinação e torrefação de minerais; Corrosão de materiais em várias atmosferas; Curvas de adsorção e desadsorção; Decomposição de materiais explosivos; Degradação térmica oxidativa de substâncias poliméricas; Desenvolvimento de processos gravimétricos analíticos (peso constante); Decomposição térmica ou pirólise de materiais orgânicos, inorgânicos e biológicos; Destilação e evaporação de líquidos; Determinação da pressão de vapor e entalpia de vaporização de aditivos voláteis; Determinação da umidade, volatilidade, e composição de cinzas; Estudo da cinética das reações envolvendo espécies voláteis; Estudo da desidratação e da higroscopicidade; Identificação de polímeros novos, conhecidos e intermediários; Propriedades magnéticas como temperatura Curie, suscetibilidade magnética; Reações no estado sólido que liberam produtos voláteis; Taxas de evaporação e sublimação. 2.4 Equipamento O equipamento utilizado na análise termogravimétrica é basicamente constituído por uma microbalança, um forno, termopares e um sistema de fluxo de gás. A figura 3 apresenta um desenho detalhado deste instrumento. Saída de Gás Forno Cadinho Termopar da Amostra Termopar de Controle Disco de Radiação Vácuo Entrada de Gás Controle Termostático Microbalança Figura 3 - Desenho detalhado de um equipamento de termogravimetria Os detalhes específicos de cada componente dependem da aplicação requerida, mas de forma geral cada componente apresenta as características descritas a seguir. 2.4.1 Forno Uma ampla variedade de fornos é disponibilizada pelos fabricantes, cada forno opera em uma faixa específica de temperatura que compreende -170 a 2800 ºC. A determinação da faixa em que o forno pode atuar é feita pelos materiais constituintes do aquecimento e dos demais componentes. Nicromo e Kanthal são ligas comumente usadas em fornos que alcançam 1000 - 1200 ºC, sendo então mais utilizadas no estudo de polímeros. Molybdenum disilicide (Super Kanthal) ou Carbeto de Silício (Globar) são usados em fornos que operam até 1700 ºC. Refratários cerâmicos como alumina e Mullita são utilizados para reter atmosferas controladas, e platina para portar as amostras. Apenas poucos fabricantes, como Linseis, NETZSCH e SETARAM fabricam instrumentos para uso acima de 1700 ºC. Material Temperatura aproximada ºC Nicromo 1100 Tântalo 1330 Kanthal 1350 Platina 1400 Globar 1500 Platina - 10% Ródio 1500 Platina - 20% Ródio 1500 Kanthal Super 1600 Ródio 1800 Molibdênio 2200 Tungstênio 2800 Tabela 1 - Limite de temperatura dos materiais da resistência dos fornos. Os limites listados na tabela 1 são apenas aproximações, uma vez que o limite de operação depende também do projeto do forno, isolamento e atmosfera circundante. As balanças eletromagnéticas modernas sofrem pequena influência da vibração, tem alta sensibilidade, e pequena flutuação térmica. Esta classe de balanças é originária da eletrobalança de Cahn. Um desenho esquemático desta balança é apresentado na figura 5. Figura 5 - Esquema da Balança. O posicionamento da haste é monitorado por uma célula fotoelétrica. Assumindo que a suspensão da amostra foi submetida à tara e que a balança está em equilíbrio, adições de massa na amostra do lado esquerdo da haste irão provocar um levantamento do lado direito da mesma. Corrente suficiente é então fornecida ao motor de torque, colocando a haste em sua posição original. A força de restauração, e conseqüentemente a corrente, é proporcional a esta mudança de massa. A sensibilidade típica de 0,1µg é possível, mas não facilmente atingida sob condições de mudança de temperatura. Sob estas circunstâncias 1µg é uma sensibilidade mais realista. 2.4.5 Cadinhos O tipo de cadinho utilizado depende da temperatura máxima de exposição, da natureza química da amostra, da sua quantidade e reatividade. Em função das características da análise e da amostra a analisar, o material utilizado para confeccionar o cadinho pode ser de: platina, alumina, quartzo ou vidro. Os cadinhos para amostra em pó são achatados, mas, para evitar inchamento ou projeções, é mais indicado o uso de cadinhos com paredes mais altas, conforme a figura 6. Figura 6 - Exemplos de cadinhos utilizados na TG. 3. Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) 3.1 Histórico Dispositivos precisos de medição de temperatura, como termopares, termômetros de resistência, e pirômetro óptico, estavam todos completamente estabelecidos na Europa ao final do século XIX. Como resultado, foi inevitável que eles fossem logo aplicados em sistemas químicos a elevadas temperaturas. Então, LeChatelier (1887), um estudioso tanto de mineralogia quanto de pirometria, introduziu o uso de curvas apresentando mudanças nas taxas de aquecimento como uma função do tempo, dTs / dt versus t, para identificar argilas. O método diferencial de temperatura, no qual a temperatura da amostra é comparada a uma amostra inerte de referência, foi concebido por um metalurgista Inglês, Roberts- Austin (1889). Esta técnica eliminava os efeitos da taxa de aquecimento e outros distúrbios externos que poderiam mudar a temperatura da amostra. Ele também suprime a alta temperatura de ambos os materiais, possibilitando a captação e ampliação de sinais menores. Um segundo termopar foi colocado na substância inerte estando suficientemente afastado da amostra de modo a não sofrer sua influência. A diferença de temperatura, ∆T ou T - Ti, era observada diretamente no galvanômetro enquanto um segundo galvanômetro mostrava a temperatura da amostra. Saladin (1904) aperfeiçoou este método através do desenvolvimento de um gravador fotográfico da ∆T versus Ti. Um gravador fotográfico versátil baseado em um cilindro em rotação foi desenvolvido por Kurnakov (1904). Este instrumento foi extensivamente utilizado por trabalhadores Russos por muitos anos colaborando para a formação de seu grupo ativo em DTA. f Argilas e minerais de silicato formavam o assunto principal dos estudos iniciais baseados na DTA, entendendo-se pelos próximos 40 anos. Por causa das aplicações predominantemente geológicas a DTA foi desenvolvida primeiramente por ceramistas, mineralogistas, cientistas do solo, e outros geologistas. sua dependência em relação a uma atmosfera especifica, fazem este método particularmente valioso na determinação de diagramas de fase. a) Variação da capacidade calorífica b) Reação exotérmica c) Reação endotérmica. Grafico 5 - Curva típica de uma análise térmica diferencial. Idealmente a área sob o pico da DTA deveria ser proporcional ao calor envolvido no processo formador do pico. Existem vários fatores que, entretanto, influenciam no gráfico tradicional da DTA, inviabilizando a conversão da área em calor. 3.3 DSC O DSC foi desenvolvido com o intuito de evitar as dificuldades encontradas no DTA ou compensá-las, criando um equipamento capaz de quantificar a energia envolvida nas reações. Existem dois tipos de equipamentos que realizam a Calorimetria Diferencial de Varredura, o primeiro é denominado de DSC de compensação de energia e o segundo de DSC de fluxo de calor. 3.3.1 DSC de compensação de energia O equipamento inicialmente desenvolvido e que dá nome à técnica é chamado de DSC por “compensação de energia”, desenvolvido por Perkin-Elmer Co. (1964). No DSC por compensação de energia a amostra e a referencia são colocadas em compartimentos diferentes com fontes de aquecimento individuais, onde a temperatura e a energia são monitoradas e geradas por filamentos de platina idênticos, atuando assim como termômetros resistivos e aquecedores. Figura 9 - Diagrama esquemático dos compartimentos do DSC por compensação de energia Esta técnica mantém constante o calor fornecido. Porém, ao invés de medir a diferença de temperatura entre a amostra e a referência durante a reação, um sistema de controle aumenta imediatamente a energia fornecida para a amostra quando o processo é endotérmico, e aumenta a energia fornecida para a referência quando o processo é exotérmico, conservando assim a amostra e a referência com a mesma temperatura. Um gráfico da energia fornecida pelos aquecedores é formado, possibilitando quantificar as transformações uma vez que a compensação de calor é proporcional à energia envolvida na reação. 3.3.2 DSC de fluxo de calor O segundo tipo de instrumento é chamado de DSC por “fluxo de calor”. Este instrumento possui uma similaridade ainda maior com o DTA, uma vez que apenas um forno é utilizado. No forno os cadinhos são dispostos sobre uma base de um metal altamente condutor, geralmente platina (figura 10). A amostra e a referência são então aquecidas pelo mesmo sistema de fornecimento de energia. Cada vez que a amostra reage um fluxo de energia se estabelece entre os cadinhos através da base de platina. Os dados na forma de potencial elétrico [µV] correspondente ao aumento da temperatura de ambos os cadinhos no interior do forno devem aumentar linearmente e simetricamente. Assim, uma curva de µV versus tempo pode ser computado, como mostrado abaixo na figura 11. O fluxo é então mensurado através dos sensores de temperatura posicionados sob cada cadinho, obtendo assim um sinal proporcional à diferença de capacidade térmica entre a amostra e a referência. Figura 10 - DSC por fluxo de calor Transição Processo Endotérmica Exotérmica Adsorção Absorção Cristalização Dessorsão Fusão Sublimação Transição cristalina Transição líquido-cristalina Transição de ponto Curie Transição de capacidade calorífica Alteração de linha base Transição vítrea Alteração de linha base Físico Vaporização Combustão Decomposição Degradação oxidativa Desidratação Oxidação em atmosfera gasosa Polimerização Pré-cura Reação catalítica Reação no estado sólido Reação Redox Redução em atmosfera gasosa Químico Sorção química Tabela 2 - Transições relacionadas aos processos químicos e físicos durante o aquecimento 3.5 Equipamento Os equipamentos utilizados tanto na DTA quanto na DSC são basicamente compostos de forno, termopares, cadinhos e de um sistema de fluxo de gás. Tanto o forno quanto os termopares foram explicados no tópico que trata da instrumentação da análise termogravimétrica. Uma nova análise dos cadinhos, entretanto, se faz necessária devido à diferença existente entre os cadinhos da termogravimetria e os cadinhos utilizados da DTA e DSC. 3.5.1 Cadinhos de DTA O cadinho utilizado na DTA é geralmente produzido de alumina sendo encaixado em uma haste bifurcada, separando assim o cadinho que contém a referência do cadinho da amostra, segundo figura 11. Um pequeno disco e colocado sobre o cadinho evitando a projeção de líquidos. Os termopares são colocados logo abaixo de cada cadinho, através dos orifícios constituintes da haste. Figura 12 - Cadinhos utilizado na DTA e montagem da haste 3.5.2 Cadinhos de DSC Os cadinhos utilizados em DSC são produzidos desde materiais altamente condutores de calor, como platina, até alumina. Estes cadinhos são vulgarmente conhecidos como “panelinha” devido ao seu formato. No DSC por compensação de energia cada cadinho é colocado em um forno, no DSC por fluxo de energia os cadinhos são colocados em cada lado da base de platina, permitindo assim o fluxo de calor entre a amostra e a referência. Figura 13 - Cadinhos utilizado no DSC (grafite, ZrO2, Al2O3 , Pt + Al2O3 inside layer Pt, Au) e haste do DSC de fluxo de calor 3.6 Aquisição e tratamento das curvas O registro gráfico da técnica DSC, em ambas as técnicas de Fluxo de Calor e de Compensação de Energia, são expressas em temperatura ou tempo (°C, min) no eixo X e em fluxo de calor (mW/mg) no eixo Y. Note que o fluxo de calor é dividido pela massa. Desta maneira a curva passa a não ser afetada pela quantidade de massa que compõe o cadinho. Isto porque quanto maior a massa existente no cadinho, maior é a quantidade de calor liberada / absorvida na reação. Transições de primeira ordem (endotérmicas ou exotérmicas) são caracterizadas como picos, mesmo que eles possam sobrepujar um ao outro. A área do pico diretamente sob a curva mW/mg é proporcional a entalpia ∆H envolvida no processo endotérmica / exotérmica, expresso em Quilojoule por Quilograma, ou, Joule por grama      g J . Transições de segunda ordem, como a transição vítrea (Tg), são caracterizadas como uma alteração na linearidade da curva, geralmente chamados de “degraus”. Isto ocorre porque não há mudança na entalpia como em reações de fusão ou cristalização, mas somente uma mudança na capacidade calorífica. 3.6.1 Linha base e correções posteriores Logo, um sistema reprodutível foi alcançado e ambas as curvas poderão ser subtraídas uma da outra. A linha base, então, deverá ter a seguinte aparência, como mostrado abaixo no gráfico 8. Gráfico 8 - Curva DSC de uma linha base já previamente subtraída 4. Dilatometria (DIL) 4.1 Definição A Dilatometria é a técnica na qual a mudança nas dimensões de uma amostra e medida em função da temperatura enquanto esta é submetida a uma programação controlada. A expansão térmica de uma substância é geralmente medida pelo acompanhamento da mudança do comprimento em uma certa direção em função da temperatura, sendo que isto é experimentalmente mais simples do que acompanhar a mudança no volume da amostra. Este procedimento também possibilita a determinação do grau de anisotropia do material constituinte da amostra. A mudança de comprimento da amostra é proporcional ao comprimento inicial, sendo usualmente expressada como (LT - LO) / LO, onde LT é o comprimento à temperatura T e LO é o comprimento em alguma temperatura padrão, geralmente 25ºC. A quantidade LT - LO é freqüentemente abreviada como ∆L, o coeficiente de expansão térmica α, a dada temperatura, é a derivada de ∆L / LO pela temperatura. A unidade e a magnitude desta quantidade é expressa como µ.m.m-1.K ,ou mais comumente 10-6C-1. A expansão volumétrica pode ser similarmente expressa substituindo- se o volume V pelo comprimento. A representação das curvas dilatométricas é feita colocando a expansão térmica (∆L / LO) nas ordenadas e o tempo ou a temperatura nas abscissas. A curva dilatométrica da porcelana “a verde” é apresentada no gráfico 8. Gráfico 9 - Curva dilatométrica típica 4.2 Aplicações da Dil Coeficientes de expansão térmica; Densidades; Diagramas de fase; Etapas de sinterização; Expansão térmica linear; Expansão térmica volumétrica; Ponto de amolecimento; Temperatura de decomposição; Temperatura de sinterização; Temperatura de transição vítrea; Transição de Fase. 4. Análise Dínamo-Mecânica (DMA) 4.1 Definição A análise dínamo-mecânica é um método termo-analítico desenvolvido para a caracterização do comportamento mecânico de um material quando este é submetido a forças dinâmicas (freqüência – carga oscilante) a um programa controlado de temperatura. Propriedades visco-elásticas de líquidos, comportamento de endurecimento e amolecimento de polímeros, transições vítreas, transições de segunda ordem em geral e caracterização de ligações cruzadas em cadeias poliméricas podem ser caracterizadas por este método termo-analítico. Figura 17 – NETZSCH DMA 242 C® 4.2 Módulos de operação Geralmente uma análise de DMA depende do módulo de operação, que podem ser de: Figura 18 – Módulos de operação de um conjunto DMA 4.2.1 Flexão de três pontos A amostra é suportada nas duas extremidades enquanto um terceiro ponto central aplica uma força de cima para baixo. O espaçamento entre os dois pontos extremos deve estar em acordo com as normas técnicas. A alemã DIN53457 é uma referência neste tipo de análise térmica. 4.2.2 Compressão / Penetração Na compressão, a amostra (borrachas, espumas, bio-polímeros, materiais pastosos, etc.) é arranjada numa superfície plana no porta-amostras e uma certa pressão é aplicada de cima para baixo com uma haste com ponta em forma de disco. O diâmetro da ponta da haste pode variar. Já na penetração, a ponta da haste tem formato pontiagudo do que em forma de disco. A penetração, como um exemplo, pode ser usada no estudo de revestimentos. 4.2.3 Fadiga As extremidades da amostra são presas e no centro, com a amostra também presa à haste, uma determinada força oscilatória é aplicada, onde se conta os números de ciclos medindo o comportamento do material em função da oscilação e da temperatura, podendo ou não romper por fadiga. É mais indicado para borrachas e polímeros. Este ensaio de fadiga pode ser também operado com uma extremidade da amostra solta, sendo uma das extremidades fixa e a outra extremidade oscilatória. 4.2.4 Oscilação com carga pré-estática Ensaio de compressão com força oscilatória pré-estática, onde a carga máxima de compressão ocorre no ponto máximo inferior da oscilação e a carga mínima de compressão no ponto máximo superior, fazendo, assim, com que a haste nunca perca o contato com a amostra. 4.2.5 Tração O módulo de operação tensão é preferível nos ensaios de filmes finos e fibras e ainda amostras finas de borracha. A parte inferior da amostra é presa no porta-amostras e a parte superior é fixada à haste para o ensaio de tração uniaxial. O aumento da temperatura na face frontal de incidência da amostras criado pelo feixe de laser ou pelo feixe de luz difunde através da amostras resultando num aumento da temperatura na face superior traseira ou inversa: Figura 22 – Esquema de aquecimento da parte superior traseira ou inversa sem considerações dos efeitos heat loss e finite pulse 12.7 -0.1mm +0.0mm (0.5" -0.005” +0.000“) Uniform to 0.02mm (0.001“) Typically 0.1 to 3mm (0.0039 to 0.118") Figura 23 - Dimensões típicas da amostra discóide 4.3 LFA Se a amostras em formato discóide tem as superfícies bem polidas (especulares), então o feixe de laser / luz seria refletido de volta para a sua fonte de energia. Para evitar este fenômeno, ambas as faces da amostra (frontal incidente e superior traseira ou inversa) são recobertas com uma camada fina de carbono via spray. (na ordem de 50 µm). Em ambas as técnicas (Laser / Light) o aumento da temperatura na face inversa é detectada usando um IR-Detector (detector de infravermelho). Desde a introdução deste método termo-analítico por Parker et al. em 1961, novas rotinas de processamento e caracterização dos dados obtidos têm sido mais e mais desenvolvidos. Assim sendo, desenvolveram-se algoritmos matemáticos para a correção de efeitos indesejáveis na técnica de laser / light, como, por exemplo, para a correção do efeito heat loss (“perca de calor” numa tradução vulgar). É importante aqui também salientar que somente por volta dos anos 90 do século XX que se começou a desenvolver o método utilizando luz. Para a correção do heat loss effect, Cape e Lehman em 1963, desenvolveram tais algoritmos; e, somente em 1981, Azumi e Takahaski desenvolveram a correção para outro fator indesejável nos ensaios: a correção dos finite pulse effects (novamente, numa tradução vulgar, “efeitos de pulso finito”) Eles, utilizando-se de, para a época, modernos PCs e modernas rotinas de regressões não-lineares, puderam então desenvolver modelos matemáticos para ajustar os dados experimentais, produzindo, assim, melhores resultados para a caracterização da difusividade térmica e / ou condutividade térmica num modelo de transferência de calor. Hoje em dia se utiliza materiais de alta performance para a produção de equipamentos que, além de operarem por flash, precisam ter atmosfera completamente controlável e resistir a temperaturas de até 2000 °C. Utiliza-se de fornos de grafite permitindo assim que seja possível atingir estas temperaturas. Não obstante, as câmaras do forno e da amostra são separadas por um tubo protetor de carbono vítreo. As partes superior e inferior da câmara da amostra são seladas com fluoreto de cálcio e “janelas” de sílica fundida, respectivamente. Assim sendo, é possível realizar ensaios sob alto-vácuo, atmosferas estáticas ou dinâmicas, ambas utilizando-se de gases inertes. O detector de IR (InSb), o qual é diretamente montado na parte superior do forno de modo que o mesmo fique exatamente em linha com a amostra e feixe de laser, aponta para a face inversa, permitindo, assim, a detecção do aumento de temperatura nesta face. Geralmente utiliza-se de laser do tipo Nd:GGG, o qual permite o ajustamento do comprimento do pulso (feixe) entre 0.2 e 1.2 ms. Adicionalmente, a energia do feixe de laser a se utilizar deve ser selecionada pelo operador e levada em conta pelo software de análise para uma posterior correção. A fonte do laser, que está localizado diretamente abaixo do forno, é acionada. O laser é disparado através da janela de sílica fundida, atingindo a amostra na face de incidência. Este alinhamento do laser, da amostra e do detector permite um resultado com pouca interferência de sinal. Para o LFA (laser), um porta-amostras de carbono é necessário. O porta-amostras é montado verticalmente e em linha com o laser incidente e é composta pelo suporte de amostras (onde a amostra é suspensa por somente três pontos) e a tampa do suporte (sample cap ou hood). O mínimo de contato da amostra com o respectivo suporte e sample cap é necessário, para que assim evite-se perda de calor do laser incidente por condução da amostra para o conjunto, mascarando assim, de certa forma, os resultados (heat loss effect). O sample cap (hood) ainda tem a função de evitar que algum feixe de laser porventura desviado venha a ter contato direto com o detector. Todos estes fatores de alta-performance e flexibilidade do aparelho fazem com que se utilizem materiais avançados e de alta tecnologia, o que inviabiliza uma alta produção e Figura 25 – Diagrama de obtenção do resultado de ∆T vs. tempo (t) da técnica LFA Neste diagrama de obtenção de uma curva num ensaio de laser ou luz apresentado acima considere, para o método de luz, “Laser Power Supply” como sendo “Light Power Supply”. Se agora rearranjarmos o gráfico “Sinal do detector vs. Tempo”, ordenando no eixo Y a diferença de temperatura (∆T) da face superior traseira da amostra com o auxílio de um Software, teremos uma curva típica de difusividade térmica e sua equação de difusividade térmica, como mostrada a seguir: 2d Gráfico 11 – Curva de análise LFA e equação para o cálculo Onde: a = Difusividade térmica em cm2/s; d2 = Espessura da amostra em cm; t1/2 = Valor do tempo em 50% do aumento da temperatu da amostras em s. A equação da difusividade térmica apresentada no gráfico J. Parker et. al.. Não obstante, para os interessados, enco Propriedades Termofísicas do LabMat um artigo com todo o d mostrada acima. 1388.0 t a ⋅= 2/1 da difusividade térmica ra na face superior traseira 11 foi desenvolvida por W. ntra-se no Laboratório de esenvolvimento da equação BIBLIOGRAFIA 1. Thermal Characterization of Polymeric Materials - Editado por Edith A. Turi, Academic Press, segunda edição, volume 1, 1997 Califórnia USA. 2. Introduction to TG/DTA/DSC - Illinois Institute of Technology USA. 3. Dilatometry - University of Cambridge, Materials Science & Metallurgy H. K. D. H. Bhadeshia. 4. Principles of Push-Rod Dilatometry - Anter Corporation. 5. LVDT - AK industries. Disponível em: <http://ak- industries.com/lvdt.htm>. Acessado em 23/12/2002. 6. Simultaneous Thermal Analysis STA 409 C, Instruction Manual - Netzsch, Selb Germany. 7. Nomenclatura, Padrões e Apresentação dos Resultados em Análises Térmicas - M. Ionashiro e I. Giolito, São Paulo Brasil. 8. Identificação e Caracterização de Polímeros - Prof. Gláucio A. Carvalho, Universidade de Caxias do Sul. 9. XVII Seminário “Aplicação da Técnica de Análise Térmica voltada para Institutos Acadêmicos e Indústria” - Netzsch CD - ROM, 04 de Outubro de 2002, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.