Estabilizador vertical para um foguete Um foguete lançado por um tubo tem estabilizadores verticais na parte traseira. Durante o lançamento, os estabilizadores sofrem a ação de gás quente a Tg=1.700^circ C durante um tempo t=0,3 segundos. É importante que os estabilizadores sobrevivam ao lançamento sem fusão na superfície. Sugira um índice de material para selecionar um material para os estabilizadores. A tabela a seguir resume os requisitos.
Função Estabilizadores de foguete com alta taxa de transferência de calor
Restrições Todas as dimensões especificadas
Não devem sofrer fusão na superfície durante exposição a gás a 1.700^circ C por 0,3 s
Objetivos Minimizar a elevação da temperatura na superfície durante a ignição
Maximizar o ponto de fusão do material
Variável livre Escolha de material

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um foguete que, durante o lançamento, tem estabilizadores na parte de trás expostos a gás bem quente, de até por segundos. Nosso objetivo é escolher um material para esses estabilizadores que não derreta nessa temperatura e que, idealmente, minimize o aumento de temperatura na superfície durante o lançamento. Para isso, vamos precisar entender propriedades como ponto de fusão e transferência de calor dos materiais disponíveis.

Passo 2

Primeiro, precisamos garantir que o material escolhido não derreta quando exposto a . Isso significa que o ponto de fusão do material deve ser maior que . Vamos procurar materiais com pontos de fusão altos, como certos metais ou ligas especiais.

Passo 3

Além de não derreter, queremos que a superfície dos estabilizadores não aqueça muito durante o lançamento. Para isso, precisamos considerar a condutividade térmica do material. Materiais com alta condutividade térmica dissipam o calor mais rapidamente, reduzindo o aumento da temperatura na superfície. Então, é bom buscar materiais que não só não derretam, mas que também conduzam bem o calor.

Passo 4

Vamos dar uma olhada em alguns materiais que atendem a esses requisitos:
  • Aço Inoxidável: Tem um ponto de fusão alto, em torno de , o que é um pouco abaixo da nossa necessidade.
  • Tungstênio: Possui um ponto de fusão de , bem acima do necessário, e também tem boa condutividade térmica.
  • Níquel: Com ponto de fusão de , também fica abaixo do requerido.
  • Titânio: Tem um ponto de fusão de , quase chegando perto, mas ainda não é ideal.

Passo 5

Dentre esses, o Tungstênio se destaca porque seu ponto de fusão é significativamente maior que os do gás quente. Além disso, sua alta condutividade térmica ajuda a dissipar o calor rapidamente, o que minimiza o aumento da temperatura na superfície dos estabilizadores durante o curto período de exposição.

Resposta

O índice de material sugerido para os estabilizadores é o Tungstênio, devido ao seu alto ponto de fusão ( ) e excelente condutividade térmica, garantindo que não derreta e que a temperatura na superfície seja minimizada durante o lançamento.

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