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Condutividade térmica é uma propriedade física dos materiais que é descrita como a habilidade dos mesmos de conduzir calor. Condutividade térmica equivale.

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1 Condutividade térmica é uma propriedade física dos materiais que é descrita como a habilidade dos mesmos de conduzir calor. Condutividade térmica equivale a quantidade de calor Q transmitida através de uma espessura L, numa direção normal à superfície de área A, devido a uma variação de temperatura ΔT, sob condições de estado fixo e quando a transferência de calor é dependente apenas da variação de temperatura.

2 Condutividade Térmica A quantidade de calor que atravessa, por exemplo, uma parede, por segundo, depende dos seguintes fatores: -(é diretamente proporcional à) condutividade térmica (k); -(é diretamente proporcional à) área da parede (A); -(é diretamente proporcional à) diferença de temperaturas entre o interior da habitação (T2) e o exterior (T1); -(é inversamente proporcional à) espessura (L) da parede.

3 Coeficiente de transferência de calor é a incorporação da espessura a característica da natureza do material. É normalmente utilizado quando tem-se diversas camadas de materiais diferentes e espessuras diferentes, permitindo sua simples soma para obtenção de um coeficiente global da parede. Corresponde à quantidade de energia, sob a forma de calor, que passa, num segundo, através de 1m² de superfície, quando a diferença de temperatura entre o interior e o exterior é de 1 K.

4 Q=k.A.ΔT.L Q= taxa de energia transferida Watt (W) = (J/s) k= condutividade térmica [W/(m·K)] A= área (m²) ΔT= diferença de temperaturas (K) L= espessura (m)

5 Q=U.A. ΔT e U=k/L Q= taxa de energia transferida Watt (W) = (J/s) U= coeficiente de transferência de calor [W/(m²·K)] A= área (m²) ΔT= diferença de temperaturas (K)

6 Transferência de calor no corpo Uma pessoa em repouso, libera uma quantidade de calor correspondente a cerca de 70 watts (70w=1Kcal/min.) Uma sobrecarga térmica dessa magnitude pode elevar a temperatura do organismo em 1 ºC a cada 5 a 8 min. se não ocorrerem modificações nos mecanismos de dissipação do calor. O primeiro meio utilizado para remover o calor dos músculos durante o exercício é a sua transferência para o sangue pela via convectiva. A velocidade de transferência do calor é proporcional ao produto do fluxo sangüíneo local e a diferença de temperatura entre o músculo e o sangue arterial com uma temperatura igual a do organismo. Quando isso ocorre, a temperatura interna começa a se elevar, desencadeando reflexos que promovem um aumento da transferência do calor interno para a pele e desta para o meio ambiente. Os reflexos para a dissipação do calor servem para diminuir e eventualmente cessar o aumento da temperatura do organismo.

7 Transferência de calor no corpo A velocidade da transferência do calor interno para a pele é determinada pela diferença entre a temperatura interna e a da pele e o fluxo sangüíneo periférico. Como já foi mencionado anteriormente, o calor é transferido da pele para o meio ambiente por convecção, radiação e evaporação. A velocidade de transferência do calor da pele para o meio ambiente por convecção e radiação são funções dos coeficientes (he e hr, respectivamente) e da diferença de temperatura entre a pele e o meio ambiente. A transferência de calor por radiação ou convecção estão sob controle fisiológico somente quando as mudanças do fluxo sangüíneo para a pele modificam a temperatura média da pele. Tanto o hr como o hc são dependentes da área da superfície do corpo que está disponível para as trocas de calor com o meio ambiente. Em condições metabólicas e ambientais constantes, o valor de hr é constante, porém o valor de hc varia com a velocidade do ar (6). O coeficiente combinado (velocidade de transferência de calor por convecção) pode variar em até cinco vezes quando se está em repouso ou correndo em um dia muito quente, quando a diferença de temperatura entre a pele e o meio ambiente é pequena, a capacidade de transferência de calor da pele para o meio ambiente por tradição ou convecção é muito pequena e tem uma capacidade limitada na dissipar a sobrecarga de calor produzida pelo exercício.

8 Projeto Baseado nos dados e teoria anteriores, um novo desenho foi feito. A borda mais externa é o meio, a borda do meio é a pele e a borda mais interna é a veia. No comsol foi representado o início da troca de calor, mantidas portanto as temperaturas originais, para analisar a troca de calor, até a estabilização da temperatura corporal em 37 graus celsius, é necessário manter o desenho e ir alterando as temperaturas para que seja representada a troca de calor até o equilíbrio ( desenhos mostrados em uma sequência lógica de tempo e temperatura), outra opção é uma animação que representasse a convecção durante a troca de calor.

9 Observações O k da pele foi calculado no maple com dados específicos, porém existe o k global. Utilizamos os dois e foi constatado o mesmo resultado.Então utilizamos o k específico na apresentação do comsol.

10 Tabela 8.2. Valores para as propriedades de tecidos biol ó gicos. Propriedades Valor Temperatura arterial T a ( o C) 37 Condutividade t é rmica do tecido k (W/mK) 0,488 Densidade do tecido ρ (kg/m 3 ) 1000 Calor espec í fico do tecido c (J/kg.K)3590 Calor espec í fico do sangue c b (J/kg.K) 3840 Taxa de perfusão de sangue ω b (kg/m 3.s) 0,5 O aquecimento espacialmente distribu í do ocorre na pele quando exposta a uma radia ç ão dissipativa penetrante tal como as microondas, o ultra som, e o laser. Estes m é todos de aquecimento geralmente envolvem uma transmissão de potência com decaimento exponencial acompanhado de reflexão na interface entre regiões de diferentes propriedades el é tricas. Para uma onda plana incidida normalmente à superf í cie da pele, com uma camada de ar inclu í da para modelar a reflexão na interface ar/pele, a densidade de potência m é dia absorvida, Q r, é dada por: | (2) em que E é a intensidade do campo el é trico gerado (V/m) e σ é a condutividade el é trica do tecido (Ω 1 m 1 ). Para situa ç ões em que h á a necessidade de um maior detalhamento da distribui ç ão de temperaturas na região de aplica ç ão (tecido tumoral e tecidos normais ao redor), devem se utilizar as equa ç ões diferenciais de Page 13 Maxwell, que descrevem a propaga ç ão de campos el é tricos e magn é ticos, acopladas à equa ç ão de transferência de calor. Quando se considera a intera ç ão eletromagn é tica com sistemas biol ó gicos, é necess á rio distinguir entre os n í veis de campos (el é trico e magn é tico) fora do corpo (a exposi ç ão) e os n í veis de campos ou energia absorvida dentro dos tecidos do corpo (a dose). A exposi ç ão é medida em termos da intensidade dos campos el é tricos (E) e magn é tico (H), ou densidade de potência incidente no corpo. A dose depende da exposi ç ão, bem como da geometria, tamanho e propriedades diel é tricas dos tecidos envolvidos, e tamb é m da orienta ç ão destes com rela ç ão aos campos incidentes. O principal problema relacionado à dosimetria da absor ç ão de energia eletromagn é tica por tecidos biol ó gicos é o conhecimento do quanto é absorvido e onde esta energia é depositada. Isto é usualmente quantificado em termos da Taxa Espec í fica de Absor ç ão (TEA), que é uma taxa normalizada pela massa em que a energia eletromagn é tica é absorvida pelo objeto em uma localiza ç ão espec í fica. A TEA é um parâmetro relevante para a predi ç ão de efeitos t é rmicos. No contexto de utiliza ç ão de freq ü ências de radio e de microondas, duas alternativas são vi á veis para a avalia ç ão do TEA: medi ç ão do campo el é trico ou medi ç ão de temperatura. Desta forma, o TEA é definido como: | (3) A unidade de TEA é em Watts por quilograma. A TEA é uma medi ç ão ú til entre 100 kHz e 10 GHz. Em freq ü ências menores que 100 kHz, uma melhor medida da dose é dada pela intensidade do campo el é trico no tecido, em unidades de Volts por metro. A deposi ç ão de energia, como descrita pela TEA, Page 14 embora ú til para o controle de qualidade e a compara ç ão de equipamentos de aplica ç ão de calor, não est á necessariamente relacionada com a temperatura do tecido e, portanto, não se relaciona com a citotoxicidade. Referências [1] Roemer, R.B Engineering aspects of hypertermia therapy, Annu. Rev. Biomed. Eng., 1, [2] Habash, R.W.Y., Bansal, R., Krewski, D. and Alhafid, H.T Thermal therapy, Part 1: An introduction to thermal therapy, Critical Reviews in Biomedical Engineering, 34(6), [3] Habash, R.W.Y., Bansal, R., Krewski, D. and Alhafid, H.T Thermal therapy, Part 2: Hyperthermia techniques, Critical Reviews in Biomedical Engineering, 34(6), [4] Pennes, H.H Analysis of tissue and arterial blood temperature in the resting human forearm. J. Applied Physiology, 1, Obs.: O k da tabela é o global, o utilizado no comsol foi o calculado para a situação específica, cujos cálculos estão no maple.

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13 c.ufmg.br/disciplinas/ema890/aula% pdf+taxa+de+perfus %C3%A3o+do+sangue&cd=2&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br c.ufmg.br/disciplinas/ema890/aula% pdf+taxa+de+perfus %C3%A3o+do+sangue&cd=2&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br f f ?IDTipo=1&IDPublicacao=24&DscArquivo=gatoradesse19.pdf&D scArquivoHtm=/SSE/Html/19.htm ?IDTipo=1&IDPublicacao=24&DscArquivo=gatoradesse19.pdf&D scArquivoHtm=/SSE/Html/19.htm


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