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

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

2 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas Definindo Estado EstadoEstado é a condição de um sistema descrito pelas suas propriedades; propriedades independentesOs valores de todas as outras propriedades podem ser determinados a partir de algumas propriedades independentes; Princípio dos Estados Equivalentes (ou Correspondentes) duas Sistemas Simples CompressíveisO 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas Região p-v-T Com expansão na solidificação Com contração na solidificação

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

9 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas Diagrama p-v Percebe-se que: Para TT c : p diminui quando v aumenta; Para T=T c : Ponto de inflexão;

11 Avaliando Propriedades Termodinâmicas Diagrama T-v

12 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas Fusão e Sublimação Fusão Sublimação Vaporização

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

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

20 Avaliando Propriedades Termodinâmicas 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 Avaliando Propriedades Termodinâmicas Referências MORAN, Michel J. & SHAPIRO, Howard N. Princípios de termodinâmica para engenharia. 4ª edição. LTC


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