Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Apresentação

• MEC202 – Termodinâmica Avançada

• Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

• Aluno Carlos Alberto de Freitas

• Tema: Diagrama de fases de Substâncias Puras

– Conceitos

– Aplicações

1

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Conceito:

2

• Substância pura é a aquela que tem composição química

invariável e homogênea;

• Pode existir em uma ou mais fases mas com a mesma

composição química em todas as fases;

• Exemplos:

– Nitrogênio (substância pura simples)

– Dióxido de carbono (substância pura composta)

– Água - fases sólida, liquida e gasosa;

– Uma mistura de diversos estados da água é considerada

como sendo uma substância pura: líquido-gás, sólido-líquido e

sólido-gás;

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Conceito: Mudança de fase líquida para vapor de uma

substância pura

3

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Conceito: Alteração do volume específico em função da

temperatura e pressão

4

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Mudança de fase de uma substância pura

5

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

6

Características de um diagrama de fases:

• Ponto triplo: temperatura e pressão nas quais todas as três fases estão em

equilíbrio.

• Curva de vapor-pressão: geralmente, à medida que a pressão aumenta, a

temperatura aumenta.

• Ponto crítico: temperatura e pressão críticas para o gás.

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Exemplos: Água H2O e Dióxido de Carbono CO2

7

A curva do ponto de fusão inclina para a esquerda

porque o gelo é menos denso do que a água.

O ponto triplo ocorre a 0,0098C e a 4,58 mmHg.

O ponto de fusão (congelamento) é 0C.

O ponto de ebulição normal é 100C.

O ponto crítico é 374C e 218 atm.

O ponto triplo ocorre a -56,4C e a 5,11 atm. O ponto de sublimação normal é -78,5C. (A 1 atm, o CO2 sublima, ele não funde.) O ponto crítico ocorre a 31,1C e a 73 atm.

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Mudança de fase

8

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Terminologia:

• Líquido Saturado – O estado do líquido no qual o vapor

começa a se formar durante o aquecimento a pressão

constante.

• Vapor Saturado – O estado no qual todo o líquido se

vaporizou por aquecimento.

• Pressão de Vapor - Relação entre a temperatura e a pressão

de saturação, define a condição em que o sistema começa a

mudar da fase líquida para vapor.

• Linha de Líquido Saturado – Linha determinada pelos

estados de líquido saturado.

• Linha de Vapor Saturado – Linha determinada pelos estados

de vapor saturado.

9

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

10

• Terminologia:

• Regiões de Saturação - Nestas regiões há um mistura de

duas fases. As propriedades termodinâmicas são

determinadas a partir das frações entre elas.

• TÍTULO – É a fração entre a massa de vapor saturado e de

líquido saturado:

• Região de Líquido Comprimido - Região à esquerda da linha

de líquido saturado.

• Região de Vapor Superaquecido – Região à direita da linha

de vapor saturado.

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Propriedades Termodinâmicas – Tabela de Temperatura

11

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Propriedades Termodinâmicas – Tabela de Pressão

12

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Aplicação:

13

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Conceito de Título x:

14

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Aplicação 1:

15

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Aplicação 1:

16

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Aplicação 1 - Diagrama T-v:

17

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Aplicação 2: Exercício

18

Pós-graduação em Engenharia Mecânica Termodinâmica Avançada – Professor Dr. Annibal Hetem Jr.

Diagrama de Fases de Substâncias Puras

• Aplicação 2: Resolução

19