Semana 3 PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS.

Apresentação em tema: "Semana 3 PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS."— Transcrição da apresentação:

1 Semana 3 PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS

2 Equações de estado e calores específicos
Propriedades termodinâmicas se relacionam entre si através das equações de estado. Muito comum equações que relacionam pressão, volume específico e temperatura. A equação de estado válida para um gás ideal é: Onde constante de determinado gás

3 No gráfico é o volume específico molar
Quando , para todas as temperaturas, o limite tende a R, independente do gás utilizado

4 Constante de gás da mistura, R (barra)
Exemplo . A análise volumétrica de uma mistura proveniente da queima de um combustível de aviação, jet A, forneceu os seguintes valores: CO2 – 12,0% O ,0% N ,0% CO ,0% Determine a análise na base mássica, a massa molecular e a constante de gás da mistura

5 análise em massa, massa molecular e R da mistura
Componente % em volume Fração molar Massa molecular Massa (kg) por mol Análise na base mássica (%) CO2 12 0,12 44 5,28 (=44* 0,12) 5,28/30,08 17,55 O2 4 0,04 32 1,28 1,28/30,08 4,26 N2 82 0,82 28 22,96 22,96/30,08 76,33 CO 2 0,02 0,56 0,56/30,08 1,86 Total 100 1 30,08 R da mistura =

6 Por que R da mistura é importante?? Vejamos o exemplo de um motor
Propulsor de 200 N; MMH/N2O4 – INPE/LCP. 6

7 EXEMPLO – MOTOR FOGUETE

8 Velocidade ideal de exaustão
A velocidade ideal de exaustão é dada por: onde γ é a razão de calores específicos, R é a constante universal dos gases (8, N-m/kmol-K in SI units, ou 49,720 ft-lb/(slug-mol)-oR in U.S. units), Tc é a Temperatura de combustão, M é o peso molecular médio dos gases de exaustão, Pc é a pressão na câmara de combustão e Pe é a pressão na saída da tubeira.

9 Calores específicos Calores específicos podem
ser utilizados na descrição de qualquer processo independente se Volume ou Pressão são mantidos constantes.

10 Calores específicos Moléculas monoatômicas Moléculas diatômicas Moléculas complexas Por que muda???

11 Os calores específicos de gases
diatômicos ou poliatômicos são aumentados quando os modos rotacional e vibracional são excitados pelo aumento de temperatura

12 Usando o “dumbbell model” para gases ideais diatômicos, termodinâmica estatística prediz o calor específico molar a pressão constante como função da temperatura como mostrado “Dumbbell model” T Translation mode Vibration mode Rotation mode

13 Gases Caloricamente Perfeitos
As variações na energia interna e entalpia para gases ideais A variação na energia interna de gases ideais pode ser expressa como

14 Processo 1-2a: Volume constante
onde CV,ave e CP,ave são a média ou valores constantes dos calores específicos sob uma faixa de temperatura. Subescrito ave significa média. 2a 2b T2 T1 2c 1 P-V diagram for several processes for an ideal gas. P V A Fig o gás sofre 3 diferentes processos entre as mesmas duas temperaturas. Processo 1-2a: Volume constante Processo 1-2b: P = a + bV, relação linear Process0 1-2c: Pressão constante Estes processos de gás ideal tem a mesma variação na energia interna e entalpia porque ocorrem entre os mesmos limites de temperatura.

15 Para encontrar u e h muitas vezes usamos a média, ou valores constantes de calores específicos. Algumas maneiras de determinar estes valores seguem: 1.Melhor valor médio (aquele que resulta em resultados exatos) Ver Tabela A-2(c) para dados específicos variáveis. 2.Bom valor médio and

16 3.Algumas vezes é adequado (e muito usado) valores de referência, por exemplo, a a 300K ou a 298 K, ou ainda, qualquer outra referencia que se queira. Vamos dar uma olhada na definição de u e h para gases ideais. Considere a entalpia, por enquanto: Vamos fazer a integral relativa a um estado de referência onde h = href a T = Tref. A qualquer temperatura, podemos calcular a entalpia relativa a um estado de referência

17

18 Gás Caloricamente Perfeito
Quando um gás é considerado caloricamente perfeito? Gás caloricamente perfeito tem calores específicos (cp e cv) constantes, Ex: gases monoatomicos (He, Ar, O, H, N) em larga faixa de temperatura Moléculas mais complexas (O2, N2, CO2, CH4) em faixas mais restritas de temperatura e pressão Quando um gás é considerado caloricamente imperfeito?