Elaboração de dispositivos para medição de condutividade e difusividade térmica utilizando métodos transientes

Abstract

Neste trabalho é apresentado a montagem e análise de dois dispositivos para medição da condutividade e difusividade térmica através de métodos transientes: a sonda agulha e a sonda plana. A primeira foi realizada com base em sua norma da ASTM e a segunda com base em dois artigos técnicos. Foram desenvolvidos os seus circuitos de controle, sistemas de aquisição de dados, software para o processamento matemático e formulários para a interação com o usuário e visualização gŕafica e numérica dos resultados. Quanto à obtenção dos resultados foram utilizados os métodos matemáticos de regressão linear e bisseção. Para a caracterização dos dispositivos foram calculadas as suas incertezas de medição relacionadas à repetibilidade e à incerteza própria dos equipamentos utilizados. Ao final chegou-se à conclusão de que a sonda plana aqui elaborada possui um bom nível de confiabilidade para a medição da condutividade térmica mas um baixo nível para a medição da difusividade térmica, ao passo que a sonda agulha, que efetua a medição apenas da condutividade térmica, ficou em um nível intermediário de confiabilidade.

In this work it is presented the design and analysis of two devices that measure thermal conductivity and diffusivity using transient methods: the thermal needle and the plane source. The first was made based on its standard ASTM and the second based on two technical articles. It was developed theirs control circuits, data acquisition systems, software for mathematical processing and user interface. As for the results obtention, the linear regression and bissection mathematical methods were used. For the devices characterization, their uncertainty of measurements were calculated, that are related with the repeatability and proper equipment uncertainty. Finally, it was concluded that the plane source here developed presents a good level of trust for the measurement of thermal conductivity but a low level for thermal diffusivity, while the thermal needle, that measures only thermal conductivity, stayed on an intermediate level of trust.