Relatório de Termodinâmica expansão de gases

UNIVERSIDADE TIRADENTES – UNIT

ENGENHARIA AMBIENTAL

ARYEL GOMES SILVA

GABRIEL LIMA DORNA

MATEUS BATISTA COSTA

PRÁTICA DE EXPANSÃO DE GASES

ARACAJU, SE – BRASIL

2016

ARYEL GOMES SILVA

GABRIEL LIMA DORNA

MATEUS BATISTA COSTA

PRÁTICA DE EXPANSÃO DE GASES

Relatório de aula prática da disciplina TERMODINÂMICA, turma N02, Curso de Engenharia Ambiental, Universidade Tiradentes. Professor Dr. Cláudio Dariva.

ARACAJU, SE – BRASIL

2016

LISTA DE EQUAÇÔES

Equação 1: Vfinal= [pic 1][pic 2]

Equação 2: Vfinal=Vinicial - Vlinhas

Equação 3: Pr=[pic 3][pic 4]

Equação 4: Tr=[pic 5][pic 6]

Equação 5: Z=Z0+ωZ1

Equação 6: Z=1+B’.P

Equação 7: B’=[pic 7][pic 8]

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ...............................................................................................	4
2 OBJETIVOS....................................................................................................	4
3 METODOLOGIA ............................................................................................ 3.1 Equipamento...............................................................................................	4 4
3.2 Materiais ....................................................................................................	5
3.3 Procedimentos ..........................................................................................	5
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...........................................................................	6
5 CONCLUSÃO ................................................................................................	7
6 REFERÊNCIAS ..............................................................................................	7

1 INTRODUÇÃO

A fim de uma melhor compreensão a respeito da expansão de gases e efeitos dessa expansão, devemos primeiro compreender as características gerais de um gás.

Os gases, geralmente, são formados por compostos moleculares (a exceção dos gases nobres que são formados por átomos isolados) (USBERCO & SALVADOR, 2012). A principal característica apresentada é a alta compressibilidade e capacidade de expansão, visto que não possuem volume fixo (ocupam todo o volume do recipiente no qual estão contidos).

As partículas dos gases estão muito afastadas umas das outras e podem movimentar-se de maneira contínua e desordenada por todo o volume que ocupam, ocasionando choques constantes (entre as moléculas e com as paredes do recipiente). A consequência desse choque é uma força denominada pressão. Quanto maior o número de choques, maior a pressão. A temperatura também influencia no processo, visto que quanto maior a temperatura, maior o agitamento das moléculas – consequentemente, aumentando o número de choques e pressão do sistema.

Para relacionar essas três propriedades, são utilizadas as equações de estado. Consistem em uma relação algébrica entre P, V e T (POLING, et al, 2000). As equações de estado dividem-se em: Gás Ideal, Tipo Virial, Teoria dos Estados Correspondentes e Equações de Estado Cúbicas (van der Waals). Iremos discorrer apenas sobre as 3 primeiras teorias citadas.

A teoria do Gás Ideal é a mais simples dentre as citadas. O comportamento desse gás é considerado ideal, visto que há pouca (ou nenhuma) interação entre as moléculas (LUIZ, 2012). A equação de estado para o gás ideal pode ser descrita como PV = nRT.

Já as equações de estado do tipo Virial, pode ser derivada da teoria molecular, no entanto é limitada na aplicabilidade (POLING, et al, 2000). É uma equação polinomial onde os coeficientes são funções relacionadas somente com a temperatura (POLING, et al, 2000; MORAN, et al, 2013). Essa equação visa quantificar o número de relações moleculares, sejam elas 2-2, 3-3 (na maioria dos casos, visto que quanto maior o número de moléculas, maior a interação entre as mesmas). A equação de estado do tipo virial pode ser descrita por: PV = ZNRT, onde Z é o fator de compressibilidade (é calculado por: Z = 1 + B/V + C/V2 + ...).

 A teoria dos estados correspondentes (TEC) visa encontrar o valor das interações de modo geral. Quando os pontos estudados possuem uma mesma distância do ponto crítico então apresentam o mesmo número de interações e, consequentemente, as mesmas propriedades. O valor da TEC pode ser encontrado por PV = ZNRT, onde Z = Z0 + ω Z1.

Assim, o objetivo desse relatório é medir o volume de um conjunto de linhas utilizando os modelos de interações intermoleculares para gases. Foram utilizados os modelos do Gás Ideal, Virial e Teoria dos Estados Correspondentes (TEC).

2 OBJETIVOS

O presente trabalho objetivou mostrar na prática conteúdos que foram vistos em sala de aula pelos acadêmicos e a realização dos cálculos referentes a estes conteúdos para fixação dos mesmos.

3 METODOLOGIA

3.1 Equipamento

- Transdutor de pressão; MARCA

- Termômetro

3.2 Materiais

- Cilindro de 1 L;

- Válvula do cilindro;

- Mangueiras ou linhas;

- Válvula das linhas.

Regentes:

- Gás carbônico (CO2).

3.3 Procedimentos

3.3.1 Esvaziamento total das linhas

• Fechar completamente a válvula do cilindro e abrir completamente a das linhas;
• Deixar por aproximadamente 2 (dois) minutos.

3.3.2 Enchimento total do volume das linhas

• Fechar completamente a válvula das linhas e abrir completamente a do cilindro;
• Deixar por um tempo até a pressão se estabelecer;

3.3.3 Realização dos ensaios