MODELAMENTO DA CONDUÇÃO DE CALOR EM UM NANOPORO: ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DE DIFERENTES GEOMETRIAS DOS POROS

INTRODUÇÃO: O estudo de materiais é uma das áreas da engenharia que vêm aumentando seu destaque exponencialmente no decorrer dos anos, a busca por materiais mais eficientes nas suas funções é objeto de pesquisa ao redor do mundo. Entre os diferentes materiais que podem ser estudados existe a classe dos super-isolantes, materiais com coeficiente de condutividade térmica inferior a 0,025 W mˉ¹ Kˉ¹, e entre eles o Aerogel. Esse material como o nome evidencia é um gel onde a parte sólida pode ser feita de diferentes materiais como a sílica e a parte líquida é substituída por gases, essa combinação gera um material com um baixíssimo nível de condutividade térmica. OBJETIVOS: A fim de estudar os níveis de contribuição na condução de calor que as partículas de gases causam nos aerogéis a partir do momento que entram dentro do nanoporo e começam a colidir entre si e entre as paredes do poro foi aperfeiçoado um software computacional para realizar a contagem de colisões e também do Livre Caminho médio da simulação tendo como parâmetros o tamanho das partículas de gás e do poro, pressão e temperatura da simulação. MATERIAIS E MÉTODO: Foi aperfeiçoado um software computacional que é escrito em linguagem Python com o desenvolvimento de uma POO (Programação Orientada a Objetos), tal software cria objetos que representam cada partícula. Foram implementadas equações para a verificação da colisão entre as partículas e com superfície do poro. RESULTADOS: Após diversas simulações o que pode ser percebido é que as variáveis que são as principais da simulação e da teoria cinética dos gases são a pressão e temperatura que influenciam diretamente no comportamento das partículas e consequentemente nos resultados. Um dado importante a ressaltar é que durante os cálculos da condutividade, enquanto ela se encontrava a 1 atm de pressão o seu valor foi de aproximadamente 0,024[W/mK], que é o mesmo do valor acordado para a condutividade térmica do ar pelo mundo científico. Logo comprova a assertividade durante o cálculo da condutividade térmica. CONSIDERAÇÕES FINAIS: Ao chegar no final da simulação o programa libera a quantidade de colisões, o livre caminho médio e a condutividade térmica aparente do material e assim pode-se ver as contribuições e mudanças no coeficiente de condutividade térmicas, que são consequências das consecutivas colisões de gás dentro do nanoporo do material.

PALAVRAS-CHAVE: Aerogel; Colisões; Livre caminho médio; Condutividade térmica; Nanoporo.