LINHAS DE SATURAÇÃO E TABELAS DE VAPOR

SUMÁRIO

1. OBJETIVO 3

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3

3. DESENVOLVIMENTO PRÁTICO 4

3.1 Procedimento 4

3.2 Dados coletados / Tratamento de dados / Cálculos e gráficos 6

4. CONCLUSÕES 9

 

OBJETIVO

Como objetivo principal deste experimento, temos o estudo da relação entre a pressão e a temperatura de vaporização de um fluido. E para a concretização deste objetivo mediremos as alterações na temperatura e na pressão de um sistema fechado (com volume constante) de água em aquecimento.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Para uma substância pura, os processos de ebulição ou de condensação ocorrem sempre a uma mesma temperatura, a qual se mantém constante durante todo o processo, ocorrendo o mesmo para os processos de fusão e ebulição de substâncias puras.

Por exemplo, a água pura ao nível do mar, ou seja, com uma pressão igual à 1 atm, entra em ebulição quando a temperatura atingir 100 °C, e enquanto houver água em ebulição, a temperatura da água e do vapor formado permanecerão constantes ao longo de todo processo mesmo que uma considerável quantidade de energia esteja sendo fornecida ao sistema na forma de calor a fim de induzir a transformação de líquido para gás. Neste caso a pressão é constante, porém se variarmos a pressão a temperatura em que a água ferverá será diferente. E quando tratamos dessa relação entre pressão e temperatura e construímos um gráfico com essas informações, determinamos a linha de saturação. Obtemos uma aproximação da curva em questão pela equação: P_abs=p_0 .〖 e〗^(a/T)e para obtermos valores mais adequados dos coeficientes a e p_0 precisamos linearizar a curva através da equação: ln⁡〖P_abs=ln⁡〖p_0+ a(1/T)〗 〗 , em que a = Dy/Dx e p_0 é o ponto de intercepção do gráfico P_abs vs 1/T .

No processo da experiência há troca de moléculas de água nos dois sentidos, na interface entre a água e o ar, ou seja, as moléculas de água estão em contínuo fluxo entre as fases líquida e gasosa. Durante a evaporação, um número maior de moléculas de água passa da fase líquida para a gasosa do que da fase gasosa para a líquida. Já durante a condensação, mais moléculas de água retornam à fase líquida do que entram na fase de vapor. Eventualmente, um estado de equilíbrio dinâmico pode ser atingido, no qual as moléculas de água passam com a mesma taxa para a fase líquida e para a fase de vapor. Neste estado, a pressão exercida pelo vapor de água é chamada pressão de vapor de saturação.

DESENVOLVIMENTO PRÁTICO

Para a realização do experimento foi necessário a utilização de um equipamento que realizava o aquecimento da água coletando as informações da resistência, as quais depois seriam transformadas em dados de temperatura, e pressão.

O equipamento tinha o seguinte formato:

Figura 1 – Design do equipamento.

3.1 Procedimento

Primeiramente a alimentação de energia do equipamento foi ligada e após o equipamento também. Com o aquecimento da resistência, esperou-se até a água atingir o ponto de ebulição, fato notado pelo vapor que saía pelo ponto de enchimento, identificado na figura anterior. Atingido esse ponto a potência do aquecedor deveria ser reduzida para que a medida pudesse ser realizada. Quando a leitura da resistência se tornava estável, o valor Rm1 era anotado e então a pressão dentro do vaso, medida P1, também era anotada. A resistência medida poderia ser convertida em medida de temperatura, posteriormente, através das tabelas fornecidas.

Após cada medida realizada (resistência e pressão), a potência do aquecedor era retornada ao valor máximo e quando a pressão atingia 0,5 bar a mais do que a última pressão medida, novamente o procedimento para estabilização da resistência era feito e então uma nova medida de resistência era tomada.

Continuou-se da mesma forma até que a pressão alcançasse 7 bar e então obtivemos a tabela final dos dados, com 14 medidas.

3.2 Dados coletados / Tratamento de dados / Cálculos e gráficos

Saída Medida

Rm1

(Ω) Saída Corrigida Rc1

(Ω)

P1

(kN/m²)

Temperatura Absoluta

Tabs

(K)

Pressão Absoluta Pabs (kN/m²).

1/Tabs ln Pabs

115.6 113.87* 52 308.84* 152 0.003237923

5.023881

117 115.21 102 312.12* 202 0.003203896

5.308268

121.1 119.23* 150 322.71* 250 0.003098757

5.521461

127.4 125.71* 200 339.59* 300 0.002944727

5.703782

135 134.06 250 361.46* 350 0.002766558

5.857933

143.3 143.91* 300 387.44* 400 0.002581045

5.991465

150 152.5 350 410.27* 450 0.002437419

6.109248

152.1 155.31* 401 417.79* 501 0.002393547

6.216606

153 156.53 450 421.04* 550 0.002375071

6.309918

153.9 157.77* 500 424.38* 600 0.002356379

6.39693

154.8 159.02* 550 427.72* 650 0.002337978