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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.
EQUILÍBRIO ENTRE FASE VAPOR-LÍQUIDO-SÓLIDO
vl xx .).1(
Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag
No ponto triplo coexistem em equilíbrio as três fases da matéria.
EQUILÍBRIO ENTRE FASE VAPOR-LÍQUIDO-SÓLIDO
Água a 0,01 oC e 6,1 bar, PONTO TRIPLO
Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag
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.
EQUILÍBRIO ENTRE FASE VAPOR-LÍQUIDO-SÓLIDO
Um substância pura pode existir em diferentes fases sólidas. TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA
EQUILÍBRIO ENTRE FASE VAPOR-LÍQUIDO-SÓLIDO
TABELAS DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS
TABELAS DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS
TABELAS DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS
TABELAS DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS
TABELAS DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS
TABELAS DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS
Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag
Tabela B.1.1:Pressão: 0,1013 MPa;
Volume Específico: 0,001044 m3/kg
EXEMPLO (Pag. 43)
1 kg de água a 100 oC
Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag
a) Líquido comprimido;b) Mistura líquido/vapor.
EXEMPLO 3.1 (Pag. 44)
a) Vapor superaquecido;b) Vapor superaquecido;
EXEMPLO 3.2 (Pag. 44)
Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag
a) ς=0,825; T=133,6 oCb) ς= n.s.a. ; T=379,8 oC
EXEMPLO 3.3 (Pag. 45)
EXEMPLO 3.4 (Pag. 46)
ς =0,221
EXEMPLO 3.5 (Pag. 46)
P=945 kPa
Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag
a) T=220 K; ς= n.s.a.;b) P=779,2 kPa; ς=0,2201.
EXEMPLO 3.6 (Pag. 46)
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P= 534,2 kPa
EXEMPLO 3.7 (Pag. 47)
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
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Vazão volumétrica: 0,04054 m3/sVazão mássica: 0,0766 kg/s
EXEMPLO 3.10
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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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