MODELAMENTO DA CONDUÇÃO DE CALOR EM UM NANOPORO: ANÁLISE DO LIMITE DE SIMULAÇÃO EM MICROCOMPUTADORES

INTRODUÇÃO: O estudo de materiais na área da engenharia tem aumentado significativamente nos últimos anos, dentro dessa área o aerogel se mostra um material muito promissor, por conta da sua baixa condutividade térmica e baixa massa específica. O material, é composto por uma fase gel, geralmente sílica, e a parte líquida é substituída por gases, tornando o material muito poroso, leve e com baixa condutividade térmica. OBJETIVOS: Visando entender qual a influência dos gases dentro dos poros na condutividade térmica do material simula-se a atividade do gás dentro do poro em função do número de partículas, e sua velocidade com base na teoria da distribuição de Boltzmann obtendo o livre-caminho- médio, que é a distância que a partícula tem antes de colidir com outra partícula, como a pressão do fluido, temperatura, tamanho da partícula do gás, massa molar do gás, tamanho do poro e duas que variam a simulação que são o timestep e o residual. MATERIAIS E MÉTODO: Utilizou-se um software implementado na linguagem Python e as simulações foram realizadas em um PC I9 com 64 Gb RAM. As saídas gráficas foram implementas no próprio software. RESULTADOS: O livre-caminho-médio é muito importante para calcular a condutividade do gás, pela teoria cinética dos gases. Resultados são apresentados para tamanho de poros diferentes (200A a 1000A) e pressões (1 atm até 10 atm) e conta-se o número de colisões até o livre caminho médio tender a estabilização. Para estes casos analisa-se a memória utilizada pelo software. CONSIDERAÇÕES FINAIS: O tamanho do poro aumenta o número de partículas geradas, por isso uma preocupação surgiu quanto ao uso de memória RAM influenciar no processamento do computador e consequentemente no tempo de simulação, por isso foi implementado no código um gráfico com o uso de memória RAM durante o processo da simulação. Os testes não foram tão duradouros, devido a influências externas no ambiente, que não era controlado, mas mostraram que o tamanho do poro influência menos do que o esperado no uso da memória.

PALAVRAS-CHAVE: Aerogel; Python; Condutividade Térmica; Livre-Caminho-Médio; Nano poro.