O documento discute propriedades térmicas de materiais elétricos, incluindo sua resistência ao calor e fluência em altas temperaturas, e efeitos termoelétricos como os efeitos Seebeck e Peltier. Materiais refratários como metais refratários e cerâmicas apresentam maior resistência ao calor e fluência. O efeito Seebeck produz uma diferença de potencial em junções de materiais diferentes sob gradiente térmico, enquanto o efeito Peltier produz um gradiente térmico sob tensão elétric

1. Materiais Elétricos
Propriedades Termicas
Prof. Marcelo M. Sunada
marcelo.sunada@satc.edu.br

2. Resistência do material ao calor
• Resistência do material ao calor: variação da
resistência e da dureza com a temperatura
• A dureza e a resistência dos materiais diminuem
à medida que aumenta a temperatura na qual
estas propriedades são medidas.
• Chamamos de materiais resistentes ao calor
aqueles que apresentam menor perda
(diminuição) da sua dureza e da sua resistência
em função do aumento de temperatura, ou seja,
as propriedades se deterioram apenas em
temperaturas mais altas.

3. • Os metais refratários e os materiais cerâmicos possuem maior resistência
ao calor.
• Quando dizemos "as propriedades se deterioram" queremos dizer que
ficam abaixo do valor necessário para a aplicação na temperatura
desejada (temperatura em serviço).

4. • Supor que uma dada aplicação requer D ≥ D1; então:
– se a temperatura de trabalho for maior que T1, o material do grupo A
não serve!
– se a temperatura de trabalho for maior que T2, só grupo C serve!

5. Resistência à fluência
• Fluência pode ser definida como a
deformação plástica que ocorre em elevada
temperatura sob carga constante ao longo do
tempo.
• ocorre em tensões inferiores à tensão de
escoamento medida no ensaio de tração.
• depende da temperatura, do tempo e da
tensão aplicada

6. Materiais resistentes à fluência
• São aqueles que melhor resistem a
deformação plástica na temperatura de
trabalho durante a sua vida útil
• São resistentes a fluência:
– metais refratários (metais de alto ponto de fusão)
como o Tungstênio e o Molibdênio e suas ligas, e
ligas especiais à base de Níquel
– as cerâmicas de engenharia (cerâmica avançada)
via de regra possuem elevada resistência à
fluência

7. ENSAIO DE FLUÊNCIA
• O teste de fluência é realizado em temperaturas
da ordem de 1/3 a 1/2 da temperatura (na escala
kelvin) de fusão do material. O corpo de prova é
aquecido por um forno acoplado à máquina de
ensaios.

8. Efeito Seebeck
• O efeito Seebeck é a produção de
uma diferença de potencial entre duas
junções de condutores (ou semicondutores)
de materiais diferentes quando elas estão a
diferentes temperaturas (força eletromotriz
térmica).

9. • O princípio termoelétrico dos termopares
deriva de uma propriedade física
dos condutores metálicos submetidos a um
gradiente térmico em suas extremidades

10. • A extremidade mais quente faz com que os elétrons
dessa região tenham maior energia cinética e se
acumulem no lado mais frio, gerando uma diferença
de potencial elétrico entre as extremidades do
condutor na ordem de alguns milivolts (mV).
• S=∆E/∆T
Onde
• S é o coeficiente de seebeck

11. Experiência
• Quando dois condutores metálicos A e B de diferentes
naturezas são acoplados mediante um gradiente de
temperatura, os elétrons de um metal tendem a migrar
de um condutor para o outro, gerando uma diferença
de potencial elétrico num efeito semelhante a
uma pilha eletroquímica.
• Esse efeito é conhecido como Efeito Seebeck sendo
capaz de transformar energia térmica em energia
elétrica com base numa fonte de calor mediante
propriedades físicas dos metais.

13. Efeito Peltier
• O efeito Peltier é a produção de um gradiente de temperatura em
duas junções de dois condutores (ou semicondutores) de materiais
diferentes quando submetidos a uma tensão elétrica em um
circuito fechado (consequentemente, percorrido por uma corrente
elétrica).
• É também conhecido como Força eletromotriz de Peltier e é o
reverso do efeito Seebeck em que ocorre produção de diferença de
potencial devido à diferença de temperatura neste mesmo tipo de
circuito.
• Estes dois efeitos podem ser também considerados como um só e
denominado de efeito Peltier-Seebeck ou efeito termelétrico. Na
verdade, são dois efeitos que podem ser considerados como
diferentes manifestações do mesmo fenômeno físico.