aula 2 propriedades termodinâmicas

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  • 19/09/2012

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    Universidade Federal do ABC

    Profa. Dra. Ana Maria Pereira NetoProfa. Dra. Ana Maria Pereira NetoProfa. Dra. Ana Maria Pereira NetoProfa. Dra. Ana Maria Pereira Neto

    ana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.br

    Bloco A, torre 1, sala 637Bloco A, torre 1, sala 637Bloco A, torre 1, sala 637Bloco A, torre 1, sala 637

    BC1309BC1309Termodinmica AplicadaTermodinmica Aplicada

    BC1309BC1309Termodinmica AplicadaTermodinmica Aplicada

    Propriedades TermodinmicasPropriedades TermodinmicasPropriedades TermodinmicasPropriedades Termodinmicas

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

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    Propriedades TermodinmicasPropriedades TermodinmicasPropriedades TermodinmicasPropriedades Termodinmicas

    Substncias Puras;Substncias Puras;

    Estado da Matria;Estado da Matria;

    Estado Termodinmico;Estado Termodinmico;

    Mudana de Fase Mudana de Fase Diagrama;Diagrama;

    Ttulo de uma Mistura;Ttulo de uma Mistura;

    Tabelas Termodinmicas;Tabelas Termodinmicas;

    Modelo de Gs Ideal.Modelo de Gs Ideal.BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    Propriedades TermodinmicasPropriedades TermodinmicasPropriedades TermodinmicasPropriedades Termodinmicas

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    ProblemaProblema::

    UmaUma vlvulavlvula dede controlecontrole dede vazovazo devedeve serser certificadacertificada atravsatravsdede umum testeteste hidrodinmicohidrodinmico.. NasNas condiescondies prescritasprescritas pelopelocliente,cliente, estaesta vlvulavlvula devedeve suportarsuportar umauma temperaturatemperatura dede 180180CCquandoquando submetidasubmetida aoao escoamentoescoamento dede guagua nono estadoestado lquidolquido..Voc,Voc, comocomo responsvelresponsvel tcnicotcnico pelopelo setor,setor, devedeve proverprover asascondiescondies tcnicastcnicas mnimasmnimas necessriasnecessrias realizaorealizao dodomesmomesmo.. ComoComo proceder?proceder?

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    Substncia PuraSubstncia PuraSubstncia PuraSubstncia Pura

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    Substncia PuraSubstncia PuraSubstncia PuraSubstncia Pura

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    PossuiPossui umauma composiocomposio qumicaqumica fixafixa emem todatoda suasuaextensoextenso.

    hidrognio,hidrognio, HH22gua,gua, HH22OO

    dixidodixido dede carbono,carbono, COCO22amnia,amnia, NHNH33

    oxignio,oxignio, OO22

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    O ar uma mistura de diversos gases, mas O ar uma mistura de diversos gases, mas com freqncia considerado uma com freqncia considerado uma

    substncia pura.substncia pura.

    Substncia PuraSubstncia PuraSubstncia PuraSubstncia Pura

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    Sua composio qumica homognea!Sua composio qumica homognea!

    Substncia PuraSubstncia PuraSubstncia PuraSubstncia Pura

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    CuidadoCuidado::

    MisturaMistura dede gelogelo ee guagua lquidalquida umauma substnciasubstncia purapura (ambas asfases tm a mesma composio qumica).

    MisturaMistura dede arar lquidolquido ee arar gasoso,gasoso, porm,porm, nono umauma substnciasubstnciapurapura (composio do ar lquido diferente da composio do argasoso).

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    Estado da MatriaEstado da MatriaEstado da MatriaEstado da Matria

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    Slido

    Lquido

    Gasoso

    Estado da MatriaEstado da MatriaEstado da MatriaEstado da Matria

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    LQUIDOLQUIDO SLIDOSLIDOGASOSOGASOSO

    Foras Intermoleculares!Foras Intermoleculares!

    Quando uma substncia funde ou entra em ebulio, forasintermoleculares so quebradas (no as ligaes qumicas).

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    Estado TermodinmicoEstado TermodinmicoEstado TermodinmicoEstado Termodinmico

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    Estado TermodinmicoEstado TermodinmicoEstado TermodinmicoEstado Termodinmico

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    O estadoestado de uma substncia simples, em uma nicanica fasefase (lquido,slido ou gasoso) fica determinado por duas propriedades quaisquer,por exemplo:

    PressoPresso (P)(P) ee TemperaturaTemperatura (T)(T)

    PressoPresso (P)(P) ee VolumeVolume EspecficoEspecfico (v)(v)

    VolumeVolume especficoespecfico (v)(v) ee TemperaturaTemperatura (T)(T)

    Partindo-se de duas propriedades pode-se determinar, por exemplo:

    EnergiaEnergia internainterna EntalpiaEntalpia EntropiaEntropia

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    Estado TermodinmicoEstado TermodinmicoEstado TermodinmicoEstado Termodinmico

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    Nmero de variveis independentes (N.V.I.) necessrias paracaracterizar um estado termodinmico:

    UmaUma nicanica fasefase (slido,(slido, lquidolquido ouou gs)gs):: duas propriedadestermodinmicas.

    DuasDuas fasesfases (lquido(lquido ee gs)gs):: uma propriedade termodinmica.

    TrsTrs fasesfases (slido(slido ++ lquidolquido ++ gs)gs):: valores de todas as propriedadestermodinmicas so nicos (ponto triplo).

    ( )fasesdenmeroIVN = 3...

    Mudana de FaseMudana de FaseMudana de FaseMudana de Fase

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

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    gua,gua, HH22OO

    Processo de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de Fase

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    ESTADOESTADO 11::

    A gua no est pronta para se converter em vapor!

    LQUIDO COMPRIMIDOLQUIDO COMPRIMIDO PP == 100100 kPakPa TT == 2020CC

    Processo de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de Fase

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    TransfereTransfere--sese calorcalor parapara gua,gua, elevandoelevando aa temperaturatemperatura parapara 4040CC::

    PP == 100100 kPakPa TT == 2020CC

    medida que a temperatura se eleva, a gua lquida se expande eseu volume especfico aumenta.

    PP == 100100 kPakPa TT == 4040CC

    aquecimentoaquecimento

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    Processo de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de Fase

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    ESTADOESTADO 22::

    A gua ainda no est pronta para se converter em vapor!

    PP == 100100 kPakPa TT == 4040CC

    LQUIDO COMPRIMIDOLQUIDO COMPRIMIDO

    Processo de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de Fase

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    TransfereTransfere--sese calorcalor parapara gua,gua, elevandoelevando aa temperaturatemperatura parapara 100100CC::

    A gua ainda um lquido, mas qualquer adio de calor far com que o lquido se converta em vapor.

    PP == 100100 kPakPa TT == 4040CC

    PP == 100100 kPakPa TT == 100100CC

    aquecimentoaquecimento

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    Processo de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de Fase

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    ESTADOESTADO 33::

    A gua est pronta para se vaporizar!

    PP == 100100 kPakPa TT == 100100CC

    LQUIDO SATURADOLQUIDO SATURADO

    Processo de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de Fase

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    ApsAps oo incioincio dada ebulio,ebulio, aa temperaturatemperatura prapra dede subirsubir atat queque oolquidolquido sese convertaconverta inteiramenteinteiramente emem vaporvapor..

    OO cilindrocilindro--pistopisto estest cheiocheio dede vaporvapor nono limitelimite comcom aa fasefase lquidalquida eequalquerqualquer perdaperda dede calorcalor farfar comcom queque parteparte sese condensecondense..

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    Processo de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de FaseProcesso de Mudana de Fase

    BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto

    ESTADOESTADO 44::

    PP == 100100 kPakPa TT == 100100CC

    As fases lquida e vapor coexistem em equilbrio!

    MISTURAMISTURALQUIDOLQUIDO--VAPOR SATURADAVAPOR SATURADA

    Processo de Mudana

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