Introdução
PCM (Phase Change Materials) são materiais usados como sistemas de armazenamento de calor latente. A entalpia da transição da fase sólida para a líquida é, portanto, usada para o armazenamento de calor. O campo de aplicação dos sistemas de armazenamento de calor latente abrange desde aquecedores de bolso até têxteis funcionais e elementos de parede e teto na construção de edifícios. As propriedades termofísicas de uma amostra de PCM de extratos de plantas foram investigadas com a ajuda do LFA 467 HyperFlash® e do DSC 204 F1 Phoenix® .
Condições de teste
LFA:
- 30°C a 150°C de amostra sólida no suporte de amostra padrão (aquecimento)
- 220°C a 30°C de amostra líquida no suporte de amostras PEEK (resfriamento), consulte a figura 1
DSC:
- -10°C a 225°C de aquecimento e resfriamento
Resultados da medição
A Figura 2 mostra o aquecimento e o resfriamento da amostra de PCM por meio de DSC. A Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão da amostra começa em aproximadamente 165°C (início), mas a CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização durante o resfriamento só começa novamente em aproximadamente 123°C. Esse efeito também pode ser observado nas medições de LFA. Os quadrados vermelhos na figura 3 representam a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica da amostra de PCM durante o resfriamento (de líquido para sólido). A etapa na Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica pode estar relacionada à Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase. Como os pontos de medição foram registrados durante o resfriamento, a Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase aparece entre 120°C e 150°C. Os triângulos vermelhos na figura 3 representam a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica durante o aquecimento da amostra de PCM. Ambas as medições estão de acordo uma com a outra. Somente a 150°C é possível observar uma diferença significativa, que pode ser atribuída aos diferentes estados das amostras (líquido e sólido) resultantes das diferentes temperaturas de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão e CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização.
A Figura 4 mostra as propriedades termofísicas durante o aquecimento da amostra de PCM entre 30°C e 220°C como uma combinação das duas medições. A Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase de sólido para líquido pode ser claramente identificada na Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica, bem como na capacidade de calor específica e na Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica por meio de uma etapa entre 150°C e 180°C.
Resumo
O suporte de amostra especial para líquidos e pastas (suporte de amostra PEEK) permite a investigação da Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica de amostras de PCM até mesmo no derretimento, por meio de LFA. As medições comparativas com e sem o suporte de amostras líquidas na faixa sólida estão de acordo, desde que haja um bom contato entre a amostra e o suporte de amostras (análise de 3 camadas). As medições de DSC permitem tirar conclusões sobre o comportamento de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão e CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização das amostras e fornecem dados sobre a capacidade térmica específica. A partir das medições de ambos os métodos, é possível fazer declarações confiáveis sobre a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica da amostra de PCM na faixa sólida e líquida.