termodinâmica aplicada à agricultura - a2

Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag

Fundamentos da TermodinâmicaTradução da 7ª Edição Americana

Capítulo 3 Propriedades de uma Substância Pura

SUBSTÂNCIA PURA

T=-223 oC, 1 bar

Substância pura é aquela que tem composição química variável e homogênea.

Pode ter várias fases, mas sempre as mesmas moléculas

TÍTULO é definido como a razão entre a massa de vapor e a massa total da substância.

t

v

mm

A temperatura em que ocorre a vaporização é a TEMPERATURA DE SATURAÇÃO;A pressão em que ocorre a vaporização é a PRESSÃO DE SATURAÇÃO;Um líquido que existe à temperatura e pressão de saturação ela é um LÍQUIDO SATURADO;Um líquido com temperatura menor do que a de saturação é um LÍQUIDO SUBRESFRIADO;Um líquido com pressão maior do que a de saturação é um LÍQUIDO COMPRIMIDO;Um vapor na temperatura de saturação é um VAPOR SATURADO;Um vapor com temperatura superior à de saturação é um VAPOR SUPERAQUECIDO;

VAPORES ALTAMENTE SUPERAQUECIDOS SÃO O QUE CHAMAMOS DE GASES.

EQUILÍBRIO ENTRE FASE VAPOR-LÍQUIDO-SÓLIDO1 atm, 20 oC, V 1 atm const., 99,6 oC

const., V variável

1 atm const., T oC variável, V variável

Calor Calor Calor

Ponto A é o estado inicial (1 bar, 20 oC);Ponto B é o líquido saturado (1bar, 99,6);

Linha AB é o processo de aquecimento do líquido;Ponto C é o vapor saturado;

Linha BC processo de mudança de fase (líquidovapor);Linha CD é o processo de superaquecimento do vapor a pressão constante.

EQUILÍBRIO ENTRE FASE VAPOR-LÍQUIDO-SÓLIDO

Para água, quando a pressão é 22,09 bar não existe processo de vaporização. No ponto N todo o fluído salta da

fase líquida para a fase vapor.N é o ponto crítico da água.

Neste ponto, a temperatura, pressão e volume são chamados de CRÍTICOS.


vl xx .).1(


No ponto triplo coexistem em equilíbrio as três fases da matéria.


Água a 0,01 oC e 6,1 bar, PONTO TRIPLO


A mudança de fase de CO2 a 1 bar, geralmente é a sublimação em ambiente natural. Este é o motivo pelo qual se chama o dióxido de carbono de Gelo Seco.


Um substância pura pode existir em diferentes fases sólidas. TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA


TABELAS DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS


Tabela B.1.1:Pressão: 0,1013 MPa;

Volume Específico: 0,001044 m3/kg

EXEMPLO (Pag. 43)

1 kg de água a 100 oC


a) Líquido comprimido;b) Mistura líquido/vapor.

EXEMPLO 3.1 (Pag. 44)

a) Vapor superaquecido;b) Vapor superaquecido;



a) ς=0,825; T=133,6 oCb) ς= n.s.a. ; T=379,8 oC



ς =0,221


P=945 kPa


a) T=220 K; ς= n.s.a.;b) P=779,2 kPa; ς=0,2201.



P= 534,2 kPa


Aumentando-se a pressão, a isoterma abcdef, uma substância que se expande durante a solidificação primeiramente torna-se sólida e depois

líquida.

SUPERFÍCIES TERMODINÂMICA

GAS IDEAL

Quando a massa específica de um gás é muito baixa devido a grande distância média entre

moléculas, diz-se que é um GÁS IDEAL.

As EQUAÇÕES DE ESTADO dos gases ideais são:

TRnVP ... TRvP ..

Onde: n é o número de mols e Rbarra é a constante universal dos gases:

kmolkgkg

Mmn

KkmolkJR.

3145,8

TRmVP ... TRvP .. M

RR


Vazão volumétrica: 0,04054 m3/sVazão mássica: 0,0766 kg/s

EXEMPLO 3.10


Para água o erro é pequeno quando a massa específica é pequenapressão baixa e

temperatura alta.

DESVIO DA CONDIÇÃO DE GÁS IDEAL

Quanto maior o afastamento da unidade, maior o desvio do gás em relação ao modelo de gases

ideais.

FATOR DE COMPRESSIBILIDADE

TRvP .. GAS IDEAL

TRvPZ..

FATOR DECOMPRESSIBILIDADE

GAS IDEAL

Z=1

FATOR DE COMPRESSIBILIDADE

Z<1 para massas específicas moderadas forças de atração entre moléculas as agrupam;

Z>1 para massas específicas elevadasforças de repulsão entre moléculas as distanciam.

cr P

PP

cr TTT

Pc: Pressão crítica;Tc: Temperatura crítica.

EXEMPLO 3.11

a)Sim;b) Erro de 5%;

c)Não

EXEMPLO 3.12

a) 0,00665 m3/kg (Valor mais preciso)

b) 0,01014 m3/kg (Erro de 50%);

c) 0,00679 m3/kg (Erro de 2%).

EXEMPLO 3.13

1145,08,01,0035,09,0.).1( xxZxZxZ vl

78,08,3691515,273

c

r TTT kPaxPPP

PPP crsatc

rsat 85042502,0.

kgTRZVPm 66,13

15,288.1886,0.1146,01,0.850

...

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