Pressão E Temperaturas De Ebulição

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

PRESSÃO E TEMPERATURAS DE EBULIÇÃO

Ponta Grossa

Abril/2013

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

MARCIELI FERNANDES GANZERT

Relatório apresentado para obtenção de nota referente ao 1º bimestre na Universidade Estadual de Ponta Grossa, Área de Engenharia de Alimentos.

Prof. Augusto Pumacahua Ramos

Ponta Grossa

Abril/2013

INTRODUÇÃO

O ponto de ebulição ou temperatura de ebulição é a temperatura em que uma substância passa do estado liquido ao estado gasoso. No ponto de ebulição, a pressão do vapor saturado de um líquido é igual à pressão ambiente (do sistema), a qual pode ser considerada a pressão atmosférica (760mmHg), caso o sistema esteja comunicante com a atmosfera terrestre e ao nível do mar. Neste último caso, deve-se levar em conta que o ponto de ebulição varia com a altitude, já que a pressão atmosférica varia com a mesma. As ligações químicas que juntam os átomos se "quebram", deixando os átomos muito mais livres (característica do estado gasoso). Quanto mais baixa for a pressão do sistema, menor será o ponto de ebulição e vice-versa. O ponto de ebulição da água em condições de atmosfera padrão é de 100 °C. Vale citar, como exemplo que, a água, em pressões muito baixas, ferve à temperaturas bem inferiores à 100°C. De acordo com a definição IUPAC, ponto de ebulição é a temperatura na qual a pressão de líquido iguala-se a pressão atmosférica. Temperatura é um parâmetro físico descritivo de um sistema que vulgarmente se associa às noções de frio e calor, bem como às transferências de energia térmica, mas que se poderia definir, mais exatamente, sob um ponto de vista microscópico, como a medida da energia cinética associada ao movimento (vibração) aleatório das partículas que compõem o um dado sistema físico.

Pressão atmosférica é a pressão exercida pelo peso da camada de ar existente sobre a superfície da Terra. Ao nível do mar, à temperatura de 0ºC é igual a 1 atm.

É comum o uso de unidades de pressão não pertencentes ao SI: atmosfera (atm) e milímetros de mercúrio (mmHg):

A pressão absoluta é a pressão total exercida em uma dada superfície, incluindo a pressão atmosférica, quando for o caso. A pressão absoluta será sempre positiva ou nula. Em muitos casos, estamos interessados apenas na diferença entre a pressão interna de um reservatório e a pressão externa. A essa diferença chamamos pressão manométrica.

OBJETIVO

Determinar a temperatura de ebulição de uma panela de pressão doméstica em função da massa da válvula e determinar a taxa de produção de vapor.

MATERIAL E MÉTODOS

Panela de pressão

Balança

Cronômetro

Fogão a gás

Paquímetro

Termômetro

Equações utilizadas:

1- d_(água 23°C)=m/v, onde d: densidade; m: massa; v: volume.

2- d_(água 92°C)=m/v, d: densidade; m: massa; v: volume.

3- A=πd^2, A: área; d: diâmetro.

4- P_man=(m.g)/A, m: massa; g: gravidade; A: área.

5- P_abs=P_atm+P_man

6- v=Q/(d.A), v: velocidade de produção; Q: taxa de produção do vapor; d: densidade da água à 100ºC; A: área.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Temperatura e pressão atmosférica:

Determinou-se a pressão atmosférica do campus de Uvaranas que está a uma altitude de 975 msnm e a correspondente temperatura de ebulição da água. Colocou-se 2 litros de água em ebulição e mediu-se a temperatura com termômetro digital.

Pressão absoluta e manométrica:

No mesmo recipiente usado para determinar a temperatura de ebulição. A pressão manométrica dentro da panela se determina pelo peso da tampa (válvula). Pesou-se a válvula da panela de pressão. Mediu-se o diâmetro do ducto de saída do vapor (diâmetro da panela aberta). Determinou-se o incremento de pressão absoluta em função do peso da válvula e a temperatura de ebulição da água.

Taxa de produção de vapor:

Colocou-se 2 litros de água pura, tampou-se e foi deixado no fogo. Iniciado a ebulição e o escape do vapor pela válvula, iniciou-se a contagem do tempo de 20 minutos. Mediu-se a massa da água resfriada.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com uma proveta pesou-se 500g de água a temperatura ambiente (23ºC) e foi obtido o volume de 490 ml, então calculou-se a densidade da água a 23ºC pela equação (1) resultando em 1020 kg/m³.

Em um recipiente aqueceu-se a água até o ponto ebulição (92ºC), com uma proveta pesou 500g da água fervida e foi obtido o volume de 505 ml, então calculou-se a densidade da água a 92ºC pela equação (2) resultando em 971,27 kg/m³.