Curso Superior de Tecnologia em Fabricação Mecânica TERMODINÂMICA Curso Superior de Tecnologia em Fabricação Mecânica Capítulo 4 – parte 1 Avaliando Propriedades 18/04/2017 Prof. Luciano Caldeira Vilanova

Objetivo A aplicação do balanço de energia a um sistema de interesse requer o conhecimento das propriedades do sistema e de como as propriedades se relacionam. O objetivo deste capítulo é o de apresentar as propriedades relevantes à engenharia termodinâmica. Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Escopo Definindo estado Relação p-v-T Obtendo propriedades Relações p-v-T para gases Modelo de gás ideal U, H e cp,v de gases ideais Δu e Δh de gases ideais Processos politrópicos para gases ideais Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Definindo o estado O estado de um sistema fechado em equilíbrio é a sua condição descrita por suas propriedades termodinâmicas. Ex: Temperatura, pressão, energia interna, volume específico ... Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Relação p-v-T p = p(T,v) Regiões monofásicas Regiões bifásicas Ponto crítico Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Relação p-v-T Diagrama de fases Projeção plano p-T Temperatura de saturação Pressão de saturação Ponto tríplo Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Relação p-v-T Diagrama p-v Linha tripla Linhas de saturação Domo de vapor Ponto crítico Temperatura crítica Isotermas Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Relação p-v-T Diagrama T-v Isobáricas Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Misturas bifásicas líq-vapor líquido saturado + vapor saturado Líquido subresfriado vapor superaquecido Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Título de misturas bifásicas x = 1: 100% de vapor saturado x = 0: 100% de líquido saturado Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Pressão, volume específico e temperatura Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Pressão, volume específico e temperatura Tabelas de líquido comprimido Tabelas de vapor superaquecido Tabelas de saturação Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Tabela de vapor superaquecido Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Tabela de líquido comprimido Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Tabela de vapor saturado 18/04/2017

Volume específico “v”, m3/kg O volume específico pode ser obtido das tabelas de propriedades. Para misturas bifásicas líquido/vapor volume específico é obtido por: Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 1 Considere um sistema constituído de uma mistura bifásica líq/vapor d’água a 100ºC e um título de 0,9. Qual é o volume específico da mistura? Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

vf = 1,0435 x 103 m3/kg e vg = 1, 673 m3/kg Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 2 Determinar a pressão da água para cada estado definido por uma temperatura de 100 ºC e os seguintes volumes específicos: v1 = 2,434 m3/kg v2 = 1,0 m3/kg v3 = 1,0423 x 10-3 m3/kg Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Da tabela de vapor saturado para 100ºC: vf = 1,0435 x10-3 m3/kg vg = 1,673 m3/kg Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 2 v1 > vg, logo é vapor superaquecido v = 2,434 m3/kg então p = 0,70 bar Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 2 vf < v2 < vg, logo é vapor + liquido saturados v2 = 1,0 m3/kg então p = psat = 1,014 bar Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 2 v3 < vf , logo líquido comprimido v3 = 1,0423 x 10-3 m3/kg, então p = 25 bar Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 4.1 Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 4.2 Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Energia interna específica, kJ A energia interna do sistema pode ser obtida das tabelas de propriedades. Para misturas bifásicas líquido/vapor a energia interna específica é obtida por: Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Entalpia, kJ É uma propriedade dada pela soma da energia interna e o produto da pressão e o volume do sistema. Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 4.3 Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017

Exemplo 4.4 Prof. Luciano Caldeira Vilanova 18/04/2017