21.01.2026 by Aileen Sammler
O método da placa quente protegida: Como o tipo e a pressão do gás podem alterar a condutividade térmica de seus materiais de isolamento
Descubra como o tipo de gás e a pressão podem afetar significativamente 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 dos materiais de isolamento e como o GHP 456 Titan® permite medições precisas sob gás inerte e vácuo. O NETZSCH ajuda você a encontrar a solução certa para a sua aplicação.
Se você trabalha com materiais de isolamento - seja no desenvolvimento de produtos, na garantia de qualidade ou no projeto térmico - precisa de dados de 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 que sejam precisos e representativos das condições de aplicação no mundo real. As medições padrão realizadas em condições ambientais de laboratório geralmente não capturam isso.
Por quê? Porque o tipo de gás e a pressão têm um efeito importante 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 efetiva dos materiais de poros abertos. Dependendo de sua aplicação, isso pode determinar se um sistema permanece termicamente estável ou superaquece.
Nosso laboratório de aplicação NETZSCH realizou diferentes análises para você. Neste artigo, você aprenderá:
- por que os materiais de isolamento de poros abertos reagem de forma tão sensível,
- quão significativos são os efeitos do gás e da pressão,
- e o que você precisa considerar ao realizar medições precisas.
Por que os materiais de isolamento de poros abertos são tão sensíveis ao gás e à pressão
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 de materiais de isolamento fibrosos, como a lã de vidro, ocorre por meio de três mecanismos:
- transferência de calor através do sólido,
- transferência de calor radiativa,
- transferência de calor por meio da fase gasosa.
A fase gasosa é particularmente crítica. Em materiais de poros abertos, a purga ou o gás circundante substitui efetivamente o "gás da célula" e influencia diretamente 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 do material.
Além disso, a pressão do gás determina quantas partículas estão disponíveis para a transferência de calor.
O resultado: Até mesmo small alterações no tipo de gás ou na pressão podem levar a large mudanças 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 medida.
O que as medições mostram - e o que isso significa para você
1. Diferentes gases causam desvios significativos
A lã de vidro (NIST SRM 1450D) foi medida sob nitrogênio, argônio e hélio.
Os resultados:
- em nitrogênio ≈ ar → valores praticamente idênticos
- em argônio: 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 efetiva aproximadamente 28% menor
- em Hélio: 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 efetiva aproximadamente 4 vezes maior
Por que isso é importante para você:
- O argônio simula cenários com 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 de gás muito baixa.
- O hélio representa o outro extremo e é típico de gases com alta 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.
- Se você medir apenas no ar, poderá não obter valores que reflitam as condições reais de operação.
2. Dependência de pressão: a curva S característica
Sob nitrogênio, foram investigadas pressões que variam de aproximadamente 0,01 mbar a 1000 mbar.
O resultado: A condutividade térmica efetiva permanece constante no início - e depois cai drasticamente abaixo de aproximadamente 300 mbar.
Implicações práticas:
- Em pressões moderadamente reduzidas, pouca coisa muda inicialmente.
- Quando o caminho livre médio das moléculas de gás se aproxima do diâmetro do poro, o comportamento muda.
- Abaixo desse limite, a transferência de calor depende apenas da DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade da partícula - a condutividade térmica cai rapidamente.
Isso é particularmente relevante se você:
- projetar componentes para aplicações a vácuo,
- trabalha no setor aeroespacial, criogênico ou de isolamento de alto desempenho,
- precisar de condições de limite realistas para a simulação,
- precisar caracterizar cenários de baixa pressão.
O que isso significa para sua estratégia de medição
Se você precisar de dados confiáveis de condutividade térmica para materiais de isolamento de poros abertos em condições desafiadoras, seu sistema de medição deve:
- introduzir diferentes gases de purga de forma controlada,
- suportar condições reais de vácuo,
- permitir a regulagem precisa da pressão,
- fornecer resultados estáveis de medição em estado estacionário.
O NETZSCH GHP 456 Titan® instrumento de análise atende a todos esses requisitos com seu software intuitivo e controle de pressão totalmente automático.
O que isso significa para você na prática
Para obter valores de condutividade térmica precisos e relevantes para a aplicação, você pode :
- medir não apenas no ar, mas também no gás da célula relevante,
- avaliar a dependência da pressão quando seu material for usado sob pressão reduzida,
- sempre interpretar os valores da literatura no contexto das condições de medição,
- usar um sistema de medição que suporte mudanças de atmosfera reproduzíveis.
Isso ajuda a evitar armadilhas comuns:
- estimativas de condutividade térmica excessivamente otimistas,
- seleção incorreta de materiais,
- resultados de simulação não confiáveis,
- problemas térmicos durante a operação.
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Visite GHP como tecnologia-chave: Precise Characterization of the Thermal Conductivity of Insulation Materials under Inert Gas and Vacuum Atmospheres (Caracterização precisa da condutividade térmica de materiais de isolamento sob atmosferas de gás inerte e vácuo) - NETZSCH Analyzing & Testing ou faça o download da nota de aplicação completa em pdf aqui:
NETZSCH ajuda você a selecionar o método de medição correto!
Os materiais de isolamento de poros abertos são altamente sensíveis ao tipo de gás e à pressão. Se o seu material for usado nessas condições, sua condutividade térmica também deverá ser testada nas mesmas condições. Caso contrário, você obterá uma condutividade térmica efetiva imprecisa.
Somente quando o tipo de gás e a pressão forem controlados para refletir as condições do mundo real, você obterá valores de condutividade térmica que correspondam de forma confiável ao desempenho operacional real. O GHP 456 Titan® é o dispositivo de medição ideal para determinar a condutividade térmica efetiva nessas condições desafiadoras.
Como fornecedor de soluções, o site NETZSCH oferece suporte durante todo esse processo, desde a seleção do método de medição adequado, passando pela definição das condições corretas de atmosfera e pressão, até a determinação do sistema mais adequado à sua aplicação. O GHP 456 Titan® foi projetado especificamente para lidar com essas medições exigentes sob gases inertes e vácuo.
Se quiser saber qual é a solução mais adequada para a sua aplicação específica, entre em contato com o seu representante de vendas local NETZSCH. Juntos, encontraremos a configuração que fornece os dados confiáveis de que você precisa para desenvolvimento, garantia de qualidade e simulação.
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