30/7/2015 Prof. Luciano Caldeira Vilanova 1 TERMODINÂMICA Curso Superior de Tecnologia em...
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27/04/23Prof. Luciano Caldeira Vilanova
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TERMODINÂMICATERMODINÂMICACurso Superior de Tecnologia em Fabricação Mecânica
Capítulo 4 – parte 1Avaliando Propriedades
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ObjetivoObjetivoA 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.
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EscopoEscopo 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
Definindo o estadoDefinindo 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 ...
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Relação Relação p-v-Tp-v-T
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• p = p(T,v)• Regiões monofásicas• Regiões bifásicas• Ponto crítico
Relação Relação p-v-Tp-v-TDiagrama de fases
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• Projeção plano p-T• Temperatura de saturação• Pressão de saturação• Ponto tríplo
Relação Relação p-v-Tp-v-TDiagrama p-v
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• Linha tripla• Linhas de saturação• Domo de vapor• Ponto crítico• Temperatura crítica• Isotermas
Relação Relação p-v-Tp-v-T
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• Diagrama T-v
• Isobáricas
Misturas bifásicas líq-vaporMisturas bifásicas líq-vapor
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Líquido subresfriado líquido saturado + vapor saturado
vapor superaquecido
Título de misturas bifásicasTítulo de misturas bifásicas
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%+
=vaporlíquido
vapor
mmm
x
x = 1: 100% de vapor saturado
x = 0: 100% de líquido saturado
Pressão, volume específico e Pressão, volume específico e temperaturatemperatura
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Pressão, volume específico e Pressão, volume específico e temperaturatemperatura
Tabelas de líquido comprimidoTabelas de vapor superaquecidoTabelas de saturação
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Tabela de vapor superaquecidoTabela de vapor superaquecido
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Tabela de líquido comprimidoTabela de líquido comprimido
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Tabela de vapor saturadoTabela de vapor saturado
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Volume específico Volume específico “v”“v”, m, m33/kg/kg
)-(+=+)-1(= fgfgf vvxvxvvxv
O volume específico pode ser obtido das tabelas de propriedades. Para misturas bifásicas líquido/vapor volume específico é obtido por:
Exemplo 1Exemplo 1Considere 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?
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)-(+=+)-1(= fgfgf vvxvxvvxv
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vf = 1,0435 x 103 m3/kg e vg = 1, 673 m3/kg
673,1.9,0+10×0435,1)9,0-1(= 3v
Exemplo 2Exemplo 2Determinar a pressão da água para cada
estado definido por uma temperatura de 100 ºC e os seguintes volumes específicos:
v1 = 2,434 m3/kgv2 = 1,0 m3/kgv3 = 1,0423 x 10-3 m3/kg
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Da tabela de vapor saturado Da tabela de vapor saturado para 100ºC:para 100ºC:vf = 1,0435 x10-3 m3/kgvg = 1,673 m3/kg
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Exemplo 2Exemplo 2v1 > vg, logo é vapor superaquecidov = 2,434 m3/kg então p = 0,70 bar
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Exemplo 2Exemplo 2vf < v2 < vg, logo é vapor + liquido
saturadosv2 = 1,0 m3/kg então p = psat = 1,014 bar
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Exemplo 2Exemplo 2v3 < vf , logo líquido comprimidov3 = 1,0423 x 10-3 m3/kg, então p = 25 bar
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Exemplo 4.1Exemplo 4.1
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Exemplo 4.2Exemplo 4.2
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Energia interna específica, kJEnergia interna específica, kJ
)-(+=+)-1(= fgfgf uuxuxuuxu
A energia interna do sistema pode ser obtida das tabelas de propriedades. Para misturas bifásicas líquido/vapor a energia interna específica é obtida por:
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Entalpia, kJEntalpia, kJ
)(+=+)1(=+=
+=
fgfgf hhxhxhhxhpvuh
pVUH
É uma propriedade dada pela soma da energia interna e o produto da pressão e o volume do sistema.
Exemplo 4.3Exemplo 4.3
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Exemplo 4.4Exemplo 4.4
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