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Fundamentos da TermodinâmicaAula 06
Professor: Dr. Everton Santos
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Sumário
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Equação de Estado do Gás Ideal
Exemplo
Fator de Compressibilidade
Equação de Estado do Gás Ideal
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Conceito
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Qualquer equação que relacione:
Pressão
Temperatura
Volume específico
É uma equação de estado
Equação
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A equação de estado para substâncias na fase gasosa mais
simples e mais conhecida é a equação de estado do gás
ideal.
Essa equação prevê o comportamento P-v-T de um gás
com bastante precisão dentro de uma determinada
região.
Observações
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Em 1662, o inglês Robert Boyle observou durante suas
experiências com uma câmara de vácuo que a pressão dos
gases é inversamente proporcional ao seu volume.
Observações
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Em 1802, os franceses J. Charles e J. Gay-Lussac,
determinaram experimentalmente que a baixas pressões o
volume de um gás é proporcional à sua temperatura.
Equação de estado do gás ideal
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P é a pressão absoluta
T é a temperatura absoluta
v é o volume específico
R é a constante dos gases
Para a constante - R
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Ru é a constante universal dos gases
(Mesmo valor para todos os gases).
M é a massa molar (também chamada
de peso molecular) do gás.
Valores de Ru
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R de diferentes substâncias
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Massa Molar M
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Pode ser definida de forma simples como a massa de um mol
(também chamado grama-mol, abreviação gmol) de uma
substância em gramas, ou a massa de um quilo-mol
(também chamado de quilograma-mol, abreviação kmol) em
quilogramas.
A massa de um sistema é igual ao produto de sua massa
molar M e o número de mols N:
Outra forma de escrever a equação
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Quais as condições para se considerar um gás ideal?
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A baixas pressões e altas temperaturas, a densidade de um
gás diminui, e, nessas condições, ele se comporta como um
gás ideal.
Por questões práticas, muitos gases, como o ar, nitrogênio,
oxigênio, hidrogênio, hélio, argônio, neônio, kriptônio e até
mesmo gases mais pesados, como o dióxido de carbono,
podem ser tratados como gases ideais com uma margem de
erro desprezível (frequentemente com erros menores que
1%).
Exemplo
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Aumento da temperatura do ar em um pneu durante uma viagem
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A pressão manométrica de um pneu de automóvel é de 210
kPa antes de uma viagem. No fim do trajeto, a pressão
verificada é 220 kPa, em um local onde a pressão
atmosférica é de 95 kPa (Fig. 3–46). Supondo que o volume
do pneu permaneça constante e a temperatura do ar antes
da viagem seja de 25 °C, determine a temperatura do ar no
pneu depois da viagem.
Ilustração
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Solução
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A pressão em um pneu de automóvel é medida antes e
depois de uma viagem. A temperatura do ar no pneu depois
da viagem deve ser determinada.
Hipóteses
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1 O volume do pneu permanece constante.
2 O ar é um gás ideal.
Propriedades
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A pressão atmosférica local é de 95 kPa.
Análise
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Análise
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Fator de Compressibilidade
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O que é?
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Esse desvio de comportamento de gás ideal a uma
determinada temperatura e pressão pode ser calculado com
precisão por meio da introdução de um fator de correção
chamado fator de compressibilidade Z
Ilustração
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Considerações
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Obviamente, Z =1 para gases ideais. Para gases reais, Z
pode ser maior ou menor que uma unidade. Quanto
mais distante Z estiver de uma unidade, mais o gás se
desviará do comportamento de gás ideal.
Challenge Moment
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Informações – Professor – Everton Santos
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