Avaliando Propriedades Termodinâmicas

Apresentação em tema: "Avaliando Propriedades Termodinâmicas"— Transcrição da apresentação:

1 Avaliando Propriedades Termodinâmicas
UTFPR – Termodinâmica 1 Avaliando Propriedades Termodinâmicas Princípios de Termodinâmica para Engenharia Capítulo 3 Parte 1

2 Objetivos Apresentar relações de propriedades relevantes à Termodinâmica voltadas para a engenharia; Utilizar as propriedades e relações apresentadas, no balanço de energia para sistemas fechados (Cap. 2).

3 Definindo Estado Estado é a condição de um sistema descrito pelas suas propriedades; Os valores de todas as outras propriedades podem ser determinados a partir de algumas propriedades independentes; O Princípio dos Estados Equivalentes (ou Correspondentes) diz que são necessárias duas propriedades independentes para descrever o estado de Sistemas Simples Compressíveis, como água e misturas não-reativas.

4 Princípio dos Estados Equivalentes
Existe uma propriedade independente para cada forma pela qual a energia de um sistema pode ser variada independentemente; O número de propriedades independentes é igual a um (devido a interação de calor) mais o número de interações relevantes do sistema devido ao trabalho.

5 Sistemas Simples Compressíveis
Sistema onde existe somente uma forma pela qual a energia do sistema pode ser significativamente alterada por trabalho; Como o nome sugere a forma de alterar a energia de sistemas compressíveis simples é por processos de mudança de volume.

6 Relação p-v-T A partir de conhecimento experimental, sabe-se que a temperatura e o volume específico podem ser considerados independentes e a pressão como função destes dois: p= p(T,v); Essa função gera uma superfície chamada superfície p-v-T.

7 Região p-v-T Com expansão na solidificação Com contração na solidificação

8 Características na Superfície p-v-T
Linha de Líquido Saturado Ponto Crítico, estado máximo onde pode coexistir, em equilíbrio, líquido e vapor Regiões Monofásicas, onde o estado pode ser determinado por duas das propriedades p-v-T Região de Saturação ou Domo de Vapor Linha Tripla, onde coexistem as três fases em equilíbrio Regiões Bifásicas, onde o estado só pode ser determinado por v e uma das propriedades p-T Linha de Vapor Saturado

9 Projeções – Diagrama de Fases
Com expansão na solidificação Com contração na solidificação Nestes diagramas as linhas representam as regiões bifásicas. E cada ponto nestas linhas permitem observar a Temperatura e Pressão de Saturação.

10 Diagrama p-v Percebe-se que: Para T<Tc : mudança de
fase com p constante; Para T>Tc : p diminui quando v aumenta; Para T=Tc : Ponto de inflexão;

11 Diagrama T-v

12 Tendo 1Kg de água a uma temperatura de 20ºC e p= 1,014 bar;
Estados de Líquidos Tendo 1Kg de água a uma temperatura de 20ºC e p= 1,014 bar; São estados denominados líquido sub-resfriado, pois está abaixo da temperatura de saturação; Ou líquido comprimido, pois está com pressão maior que de saturação.

13 Mistura Bifásica Líquido Vapor
Aquecendo o líquido anterior, mas mantendo a pressão constante, alcança-se o ponto de líquido saturado; Após isso será verificada mudança de fase à temperatura constante, até o momento que todo o líquido vaporiza e alcança-se o ponto de vapor saturado; Durante o processo de mudança de fase as fases de líquido-saturado e vapor-saturado coexistem e suas quantidades são relacionadas pelo título.

14 Tendo 1Kg de água a uma temperatura de 120ºC e p= 1,014 bar;
Estados de Vapor Tendo 1Kg de água a uma temperatura de 120ºC e p= 1,014 bar; São estados denominados Vapor superaquecido, pois está acima da temperatura de saturação; Para estados acima da pressão crítica os termos vapor e líquido perdem seu significado.

15 Fusão e Sublimação Vaporização Fusão Sublimação

16 Obtendo Propriedades Termodinâmicas
Estes dados podem ser obtidos de várias formas, incluindo tabelas, gráficos, equações e programas de computador; Nossa discussão ficará focada nas propriedades da água dadas pelas tabelas A-2 a A-6, também denominadas tabelas de vapor; As denominações das tabelas seguem o apêndice do livro “Princípios de Termodinâmica para Engenharia”, 4ª Edição.

17 Pressão, Volume específico e Temperatura
Como a pressão e a temperatura são propriedades independentes nas regiões monofásicas de líquido e de vapor; Por isso, com essas duas propriedades é possível encontrar as outras; A Tabela A-4 é a tabela de água como vapor superaquecido; A Tabela A-5 é a tabela de água como líquido comprimido.

18 Por Exemplo – Vapor Superaquecido
Para água em forma de vapor superaquecido a 4 MPa e 600ºC, tem-se da tabela A-4: Tsat=250,40ºC v=0,09885 m³/Kg

19 Por Exemplo – Líquido Comprimido
Para água em forma de líquido comprimido a 5 MPa e 80ºC, tem-se da tabela A-5: Tsat=263,99ºC v=0, m³/Kg

20 Por Exemplo – Interpolação Linear
Para água em forma de vapor superaquecido a 4 MPa e 1150ºC, tem-se da tabela A-4: Como na tabela não há esta temperatura temos que interpolar os dados, este método é bastante válido e permite boa precisão;

21 Referências MORAN, Michel J. & SHAPIRO, Howard N. Princípios de termodinâmica para engenharia. 4ª edição. LTC