7/24/2019 Termoeng03 150327121909 Conversion Gate01
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TERMODINMICACLSSICA
Escola de Engenharia Industrial MetalrgicaUniversidade Federal Fluminense
Volta Redonda - RJ
Prof Dr Ednilsom Orestes
09/03/2015 18/07/2015
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
TEMPERATURA
Lei Zero da Termodinmica
Quando dois corpos esto em
equilbrio
trmico com um terceiro, ento eles esto
em equilbrio trmico entre si
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
ESCALAS DE TEMPERATURA
Kelvin K): 0 at 373,15 - SI)
= , ()
Rankine R): 0 at 671,67
= ,
Celsius C): 0 at 100
= ,
Fahrenheit F): 0 at 212
= ,
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
Pto de vapor
Zero absoluto
Pto triplo H2O
Pto solidificaoH2O
K C R F
0
0
0
2
7
3
1
5
2
7
3
1
6
3
7
3
1
5
-
2
7
3
1
5
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
4
9
1
6
7
4
9
1
6
9
6
7
1
6
7
-
4
5
9
6
7
3
2
0
3
2
0
2
2
1
2
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SUBSTNCIA PURA
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
Composio qumica invarivel e homognea
EQUILBRIO P-V-T definir melhor)
Temperatura de Saturao =
T
V P
Presso de Saturao =P
V P
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SUBSTNCIA PURA
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
A: Estado inicial; B: Lquido saturado 99,6 C); C: Vapor
saturado; BC: Mudana de fase; CD: Superaquecimento.
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SUBSTNCIA PURA
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
F: Lquido saturado 179,9 C); J: Lquido saturado 311,1 C);
N: Ponto crtico.
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SUBSTNCIA PURA
SubstnciaTemp. crtica
(C)
Presso
crtica (MPa)
Vol. crtico
(m3/kg)
H2O 374,14 22,09 0,003155
CO2 31,05 7,39 0,002143
O2 -118,35 5,08 0,002438
H2 -239,85 1.30 0,032192
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
PONTOS CRTICOS
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SUBSTNCIA PURA
= +
= +
=
=
+
= +
=
=
= +
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
Ttulo ou frao do volume).
Deduzir equaes
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10/44Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
PONTO CRTICO
Lquido saturado
e vapor saturado
so idnticos.
PONTO TRIPLO
As trs fases
podem coexistir
em equilbrio.
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SUBSTNCIA PURA
Substncia Temperatura (C) Presso (kPa)
H2 -259 7,194
O2 -219 0,15
N2 -210 12,53
CO2 -56,4 520,8
Hg -39 1,3x10-7
H2O 0,01 0,6113
Zn 419 5,066
Ag 961 0,01
Cu 1083 7,9x10-5
Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
PONTSTRIPLOS
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12/44Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
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13/44Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
S
U
N
C
P
U
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14/44Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
S
U
N
C
P
U
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15/44Termodinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
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16/44Term
odinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
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Term
odinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
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Term
odinmica-Van
ylen,Bo
rgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Considere a gua como fluido de trabalho e os seguintes estados termodinmicos:a) 120C e 500 kPab) 120C e 0,5 m3/kg
Determine a fase de cada um dos estados fornecidos utilizando as tabelas do ApndiceB e indique a posio desses estados nos diagramas , e . ESBOOS
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Considere a gua como fluido de trabalho e os seguintes estados termodinmicos:a) 120C e 500 kPab) 120C e 0,5 m3/kg
Determine a fase de cada um dos estados fornecidos utilizando as tabelas do ApndiceB e indique a posio desses estados nos diagramas , e . ESBOOS
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Considere a gua como fluido de trabalho e os seguintes estados termodinmicos:a) 120C e 500 kPab) 120C e 0,5 m3/kg
Determine a fase de cada um dos estados fornecidos utilizando as tabelas do ApndiceB e indique a posio desses estados nos diagramas , e . ESBOOS
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Considere a gua como fluido de trabalho e os seguintes estados termodinmicos:a) 120C e 500 kPab) 120C e 0,5 m3/kg
Determine a fase de cada um dos estados fornecidos utilizando as tabelas do ApndiceB e indique a posio desses estados nos diagramas , e . ESBOOS
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Considere a gua como fluido de trabalho e os seguintes estados termodinmicos:a) 120C e 500 kPab) 120C e 0,5 m3/kg
Determine a fase de cada um dos estados fornecidos utilizando as tabelas do ApndiceB e indique a posio desses estados nos diagramas , e .
Resp.: a) Tab. B.1.1: Em 120C, a presso de saturao 198,5 kPa e, portanto: lquido.
Ou, Tab. B.1.2: Em 500 kPa, a temperatura de saturao 151,9C e, portanto: lquido.
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Considere a gua como fluido de trabalho e os seguintes estados termodinmicos:a) 120C e 500 kPab) 120C e 0,5 m3/kg
Determine a fase de cada um dos estados fornecidos utilizando as tabelas do ApndiceB e indique a posio desses estados nos diagramas , e . ESBOOS
(= 0,00106 3/) < < (= 0,89186
3/)
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Considere a gua como fluido de trabalho e os seguintes estados termodinmicos:a) 120C e 500 kPab) 120C e 0,5 m3/kg
Determine a fase de cada um dos estados fornecidos utilizando as tabelas do ApndiceB e indique a posio desses estados nos diagramas , e .
Resp.: b) Tab. B.1.1:(= 0,00106
3/) < < (= 0,89186 3/)
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Determine a temperatura e o ttulo (se aplicvel) para a gua a 300 kPa e com osseguintes volumes especficos:a) 0,5 m3/kg.b) 1,0 m3/kg.
Para saber qual tabela usar preciso determinar a fase (ou fases) que esto presentes.Para isso preciso comparar as propriedades fornecidas com aquelas da fronteira da
regio de mudana de fase, seja num diagrama , ou .Novamente, temos B.1.1 ou B.1.2.
Escolhemos B.1.2 pois temos a presso: 300 kPa que
corresponde a temperatura de133,6C.
= +
0,5 = 0,001073 + 0,60745 = 0,825
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Determine a temperatura e o ttulo (se aplicvel) para a gua a 300 kPa e com osseguintes volumes especficos:a) 0,5 m3/kg.b) 1,0 m3/kg.
Para saber qual tabela usar preciso determinar a fase (ou fases) que esto presentes.Para isso preciso comparar as propriedades fornecidas com aquelas da fronteira da
regio de mudana de fase, seja num diagrama , ou .
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
SUBSTNCIA PURA
Determine a temperatura e o ttulo para a gua a 300 kPa e com os seguintes volumesespecficos:a) 0,5 m3/kg.b) 1,0 m3/kg.
Resp.: b) Tabela B.1.3: Vapor superaquecido. No h ttulo a ser determinado etemperatura determinada por interpolao lineardo volume especfico a 300C e
400C a 300 kPa. Inclinao =
,,=
,,
= 379,8C
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
S
U
C
E
T
E
M
O
D
N
M
C
Volume especfico AUMENTA
durante a solidificao
Ex.: H
2
O
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
S
U
C
E
T
E
M
O
D
N
M
C
Volume especfico DIMINUI
durante a solidificao
Ex.: CO
2
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2010, 2008, 2005, 2002 by P. W. Atkins and L. L. Jones
MOLCULAS DIFERENTES INDUZEM
DIFERENTES EMPACOTAMENTOS
GUA vs BENZENO E CO
2
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Term
odinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
MASSA ESPECFICA PEQUENA OU MODERADA
Quando a massa especfica (por unidade de volume) diminui a distncia entre as
partculas aumenta, portanto, no h interao = GS IDEAL
= e = ; =no. de mols (kmols)
=
=
/
= 8,3145.
. = 8,3145
.
E temperatura em Kelvin
= e =
=
assume um valor diferente para cada gs em particular (Apndice A, Tabela A.5).
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Qual a massa de ar contida dentro de uma sala de 6m x 10m x 4m
quando a presso e a temperatura forem iguais a 100 kPa e 25 C ?
Valor de R na Tabela A.5: 0,287.
.
=
=
100 240
0,287 . 298,2 = 280,5
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MASSA ESPECFICA PEQUENA OU MODERADA
Quo baixa deve ser a massa especfica para permitir
o uso do modelo do gs ideal?
Qual o desvio entre o comportamento de um gs tido
como ideal e um gs real?
Term
odinmica-Van
ylen,B
orgnakke,Sonntag
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Term
odinmica-VanWylen,B
orgnakke,Sonntag
FATOR DE COMPRESSIBILIDADE Z)
=
= e =
Para gs ideal,Z=1
1quando 0( )
~1para > 300 e < 10
Para baixas temp. ou altas presses 1
: Foras de atrao provocam agrupamento.
Todos os diagramas de compressibilidade so qualitativamente parecidos.Quantitativamente so todos diferentes, pois e so todos diferentes.
Presso reduzida: =
e Temperatura reduzida: =
N
2
Quo adequado o gs ideal?
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Expressa o comportamentomdio de molculas simples.
Gs ideal: quando
.Gs ideal: < 2e .
Vapor superaquecido: < 2 e 0,5.Desvio aprecivel do gs ideal.
Te
rmodinmica-VanWylen,Borgnakke,Sonntag
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Diga quando razovel admitir comportamento de gs ideal em cada um dosseguintes estados:a) N2a 20C e 1,0 MPa.b) CO2a 20C e 1,0 MPa.
c) NH3a 20C e 1,0 MPa.
Verificar a fase e as propriedades crticas.a) N2; = 126,2 e = 3,39 (Tab. A.2). ideal adequado.b) CO2; = 304,1 e = 7,38 . = 0,96 e = 0,136. Diagrama
D.1 indica que gs (embora < ) e ~0,95.Gs ideal adeq. (erro 5%).c) NH3; = 858 (Tab. B.2.1). NH3est na fase lquida.
Termodinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
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Um recipiente de ao com volume interno igual a 0,1 m3contm propano a 15C e ttulo10%. Estime a massa total de propano armazenado e a presso utilizando o diagrama decompressibilidade generalizado.
necessrio conhecer e
; Tabela A.2:
= 369,8 e
= 4250 assim;
= 0,78e temos um estado saturado.
Para estados bifsicos: = = 0,2 4250 = 850
= 1 + = 0,9 0,035 + 0,1 0,8 = 0,1145
Como = 0,1886 . (Tab. A.5): =
= 13,66
Termodinmica-Van
ylen,Borgnakke,Sonntag
7/24/2019 Termoeng03 150327121909 Conversion Gate01
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Term
odinmica-Van
ylen,B
orgnakke,Sonntag
APLICAES NA ENGENHARIA
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Term
odinmica-Van
ylen,B
orgnakke,Sonntag
APLICAES NA ENGENHARIA
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