AS PROPRIEDADES DO AR ATMOSFERICO

2 PROPRIEDADES DO AR ATMOSFÉRICO

O ar atmosférico (fig. 3) pode ser considerado uma mistura de ar seco,

vapor d’água e impurezas.

FIGURA 3 - AR ATMOSFÉRICO

Considera-se o ar seco quando todo vapor d’água e contaminantes são

removidos do ar atmosférico. As quantidades relativas aos diversos constituintes

do ar seco estão apresentadas na (tab. 2).

TABELA 2 - COMPONENTES DO AR SECO

Componentes % volume % peso

Nitrogênio 78,09 75,52

Oxigênio 20,95 23,15

Argônio 0,93 1,28

Dióxido de carbono 0,03 0,04

Neônio, Hidrogênio, Hélio, Criptônio, Ozônio, etc. traços leves

Embora a composição do ar seco permaneça relativamente constante a

quantidade de vapor d’água no ar atmosférico varia consideravelmente por ser

condensável a pressões e temperaturas usuais, razão pela qual, as quantidades de

ar úmido devem ser expressas de tal maneira que as quantidades relativas de

vapor d’água e ar seco sejam sempre indicadas.

Assim as propriedades específicas do ar úmido serão geralmente referidas à

unidade de peso do ar seco.

A temperatura e a pressão barométrica do ar atmosférico variam muito com

as condições do tempo, localização geográfica e principalmente com a altitude.

O ar atmosférico padrão é útil como referência em aplicações de

condicionamento de ar para estimativa de suas propriedades em várias altitudes.

Para efeitos do estudo dos processos normalmente encontrados no campo

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da psicrometria, o ar úmido é formado pela mistura de dois gases: o vapor d’água

e o ar seco. Esta aproximação é válida em ampla faixa de temperatura,

considerando que as condições ambientes estão bastante longe das propriedades

críticas dos componentes do ar seco.

As constantes importantes para o ar padrão (temperatura de 21,1o

C e uma

pressão barométrica de 101,325 kPa) e a água no SI são:

- aceleração da gravidade normal, g = 9,80665 m/s;

- constante de gás para o ar, R = 287 J/kgo

C;

- densidade do ar ao nível do mar, ρar = 1,201 kg/m3

;

- calor específico à pressão constante do ar, cp = 1,0048 kJ/kgo

C;

- calor específico a volume constante do ar, cv = 0,717 kJ/kgo

C;

- densidade da água, ρágua = 1000 kg/m3

;

- calor específico da água líquida, cal = 4,19 kJ/kgo

C;

- calor latente de vaporização da água líquida, clv = 2,4535.103

kJ/kg.

As propriedades do ar úmido são normalmente apresentadas na forma de

tabelas termodinâmicas ou cartas psicrométricas, mas para o desenvolvimento de

rotinas computacionais as equações a seguir são muito úteis.

2.1 PRESSÃO DO VAPOR DE ÁGUA NO AR ÚMIDO

A pressão exercida pelo ar úmido obedece praticamente à lei da mistura de

gases perfeitos, que é dada por:

p = pa + pv (2)

onde

p pressão total da mistura

pa pressão parcial do ar seco

pv pressão parcial do vapor d’água na mistura

Para o ar saturado podem ser utilizadas as tabelas de dados psicrométricos,

para a determinação da pressão de vapor d’água e quando o ar não estiver

saturado, a expressão a seguir, pode ser usada para o seu cálculo:

( v vs bs bu p = p − p A t − t ) (3)

onde

pv pressão de vapor d’água na mistura, Pa

pvs pressão de saturação do vapor d’água (quando φ = 100%), Pa

p pressão barométrica, Pa

A constante para psicrômetro giratório e tbu > 0o

C, 6,66.10-4 o

C-1

tbs temperatura de bulbo seco, o

C

tbu temperatura de bulbo úmido, o

C

2.2 UMIDADE ESPECÍFICA

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A umidade específica é dada por:

a

v

m

m

w = (4)

onde

w umidade específica, kg vapor/kg ar seco

mv massa de vapor d’água, kg vapor

ma massa de ar seco, kg ar seco

Verifica-se que as quantidades de vapor d’água que se pode adicionar à

mistura são pequenas, sendo a umidade