CÁLCULO DE VOLUME NA EXPANSÃO DE GASES

CÁLCULO DE VOLUME NA EXPANSÃO DE GASES

1. INTRODUÇÃO

Os gases ocupam todo o espaço de um recipiente em que estão contidos e são submetidos a diferentes pressões. Desta forma, variando tanto o volume quanto a temperatura de um gás, podemos verificar que a pressão dele não será a mesma. (CÔRREA, Domiciano).

O comportamento  termodinâmico  mais  simples  é  verificado  nos  gases.   A partir  das   equações   de   estado  pode-se   relacionar  analiticamente as  propriedades volumétricas  de  um  fluido  como  uma  função  da  temperatura  e  da  pressão, inteiramente caracterizado por qualquer par entre as variáveis  P, V e T  (respectivamente, pressão, volume e temperatura)

Ao realizarmos os estudos sobre essas grandezas físicas, consideramos que o gás é ideal, ou perfeito. Desta forma, pode-se definir o gás ideal como sendo um modelo idealizado para os gases reais, sendo que sua densidade é extremamente baixa.  É um gás teórico composto de um conjunto de partículas pontuais que não interagem entre si, possuindo sempre o mesmo fator de compressibilidade (Z=1). É a mais simples das equações de estado ( PV=ZRT)

No caso dos gases reais, salvo nas condições críticas, o Z possui valores distintos, que são caracterizados pelas diferentes pressões em que são submetidos . As diversas equações de estados existentes são diferentes métodos de correção para o comportamento (PVT real) dos fluidos em relação ao ideal.  (PELLEGRINI, Fernando)

Objetivo: A prática teve como objetivo efetuar o cálculo e encontrar o volume dos dutos/ linhas do aparato, empregando distintas equações de estado: Gás Ideal, Virial e Teoria dos Estados Correspondente.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

1.  Materiais

• Cilindro com volume de 1 L;
• Gás CO;
• Válvula;
• Conjunto de dutos/ linhas;
• Indicador de pressão;
• Transdutor de pressão.

Figura 1: Aparato utilizado para cálculo de volume de gases.

1. Métodos

• Fez-se a leitura da pressão do gás CO (dióxido de carbono) de 20 bar, em um sistema de cilindro de volume de 1 L, com válvula fechada. À temperatura de 25 C, monitorada;
• Abriu-se a válvula do cilindro e o gás se expandiu para as linhas, ocorrendo então, uma diminuição da pressão do sistema;
• Fechou-se a válvula e verificou-se a pressão final de 19 bar, menor que o valor da pressão inicial;
• Esvaziou-se as linhas, abrindo a válvula de pressão e fechou-se em seguida, para repetir a operação;

Foram anotadas as seguintes pressões iniciais e finais, ao repetir o método acima citado:

Pressão Inicial do CO  no cilindro	Pressão Final do CO  no cilindro
20 Bar	19 Bar
19 Bar	18,1 Bar
18,1 Bar	17,3 Bar
17,3 Bar	16,5 Bar

1. RESULTADO E DISCUSSÃO

P	Z ideal	V ideal	Z virial	V virial	Z TEC	V TEC
20 Bar	1	52,64 cm
19 Bar	1	49,73 cm
18,1 Bar	1	46,25 cm
17,3 Bar	1	48,48 cm

Obs. 1: No modelo de gás ideal, verifica-se que o volume decresce, conforme a pressão diminui. 

Cálculos para Volume Total  no modelo de Gás Ideal:

• Para P = 20 Bar

Vf =  .  [pic 1][pic 2]

Vf =  . [pic 3][pic 4]

Vf = 1052,631579 cm

   ∴  [pic 5][pic 6]

V = Vf – Vi

V = 1052,631579 – 1000

V = 52,64 cm

• Para P = 19 Bar

Vf =  .  [pic 7][pic 8]

Vf =  . [pic 9][pic 10]

Vf = 1049,723757 cm

   ∴  [pic 11][pic 12]

V = Vf – Vi

V = 1049,723757 – 1000

V = 49,73 cm

• Para P = 18,1 Bar

Vf =  .  [pic 13][pic 14]

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