Criogênico - Gabrielle S Braz

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS 
UNIDADE JOÃO MONLEVADE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CRIOGÊNICOS: DIAGRAMA DE FASE A PARTIR DO 
SOFTWARE CATT3 
 
 
 
 
 
 
 
 
JOÃO MONLEVADE – MINAS GERAIS 
MAIO DE 2022 
 
 
 
 
 
 
GABRIELLE SCHULTZ BRAZ – 0694-180 
 
 
 
 
 
 
CRIOGÊNICOS: DIAGRAMA DE FASE A PARTIR DO 
SOFTWARE CATT3 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado ao professor da disciplina 
Físico-Química II do Curso de Graduação em 
Engenharia Metalúrgica da Universidade do 
Estado de Minas Gerais, como requisito parcial 
para a aprovação na referida disciplina. 
 
Docente: Alan Rodrigues Teixeira Machado 
 
 
 
 
 
JOÃO MONLEVADE – MINAS GERAIS 
MAIO DE 2022 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 4 
1.1 OBJETIVO ......................................................................................................... 5 
2 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................ 5 
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 7 
REFERÊNCIAS ........................................................................................................... 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
Segundo Almeida (2022), Diagrama de Fases é um gráfico que representa as 
fases da matéria termodinamicamente em função da pressão e da temperatura, como 
mostra a figura 1. 
 
Figura 1: Diagrama de Fases. 
 
Fonte: Almeida, 2022. 
 
Na figura 1, percebe-se 3 curvas, a curva 1 delimita as regiões das fases sólida 
e líquida, representando a curva de fusão, onde os estados sólido e líquido da 
substância estão em equilíbrio; a curva 2 delimita as regiões das fases líquido e vapor, 
representando a curva de vaporização, onde os estados líquido e vapor estão em 
equilíbrio. Já a curva 3 delimita as regiões das fases sólida e vapor, representando a 
curva de sublimação, onde os estados sólido e vapor estão em equilíbrio, além das 
curvas, a figura 1 mostra o ponto P, que é um ponto comum às três curvas e é 
denominado ponto triplo ou ponto tríplice, neste ponto as três fases – sólido, líquido e 
gasoso, estão em equilíbrio. 
Um modo de estudar esses diagramas e através dele algumas propriedades é 
o software Computer Aided Thermodynamics Table 3, que segundo Castro (2017), 
tem como objetivo auxiliar engenheiros e pesquisadores ao estudo e análise das 
propriedades termodinâmicas de substancias como água, refrigerantes, criogênicos, 
gases, ar, fatores de compressibilidade, estudo das propriedades psicrométricas do 
ar úmido e ainda o estudo de processos completos e sua representação gráfica nos 
diagramas Txs e Pxv. 
Para o presente trabalho baseou-se em criogênicos, que são substâncias que, 
em condições normais de temperatura e pressão, encontram-se em estado gasoso e 
que para serem liquefeitas precisam ser submetidas a temperaturas inferiores a -
 
 
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150ºC. Alguns exemplos destes gases são o Hidrogênio à -253°C, Oxigênio à -183°C 
e Nitrogênio à -193°C (CETESB, 2022). 
 
1.1 OBJETIVO 
 
O presente trabalho, tem o intuito de através do software Computer Aided 
Thermodynamics Table 3, avaliar e discutir quais os resultados dos dados informados 
sobre criogênicos, utilizado como gás de estudo foi o Nitrogênio. 
 
2 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Com base nas pesquisas foi possível ver que a utilização do Nitrogênio para 
resfriamento e até congelamento é bem ampla, desde empresa alimentícia até 
metalúrgica. 
No Software para o Nitrogênio temos o seguinte Diagrama de Fases (TxS), 
como mostra a figura 2, nele podemos perceber que na cor verde temos a fase líquida, 
na cor roxa temos as fases líquido e vapor, e na cor vermelha temos a fase vapor. 
 
Figura 2: Diagrama de Fases do Nitrogênio (TxS). 
 
Fonte: CATT3, 2022. 
 
Após saber disse estudou-se a variação das propriedades termodinâmicas 
quando determinamos a temperatura de -193°C como constante e variamos a 
pressão, supondo que esse seja um processo realizado numa empresa alimentícia 
para refrigeração de alguns alimentos, o que me gerou a figura 3. 
 
 
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Figura 3: Dados do primeiro teste. (T = -193°C). 
 
Fonte: Autora, 2022. 
 
Quando estipulamos a P = 0,001 MPa, percebe-se que a localização no 
diagrama da figura 4, está fora da visão, sendo marcado com a seta vermelha no canto 
direito, ou seja, está num vapor superaquecido. 
 
Figura 4: Diagrama com P = 0,001 MPa. 
 
Fonte: Autora, 2022. 
 
Nas figuras 5,6,7,8 e 9, pode-se visualizar melhor aonde está a localização de 
acordo com as pressões pré estipuladas. Já na figura 10, temos no Diagrama de Fase 
(PxV), a reta da variação da pressão. 
 
Figura 5: Diagrama com P = 0,01 MPa. 
 
Fonte: Autora, 2022. 
 
Figura 6: Diagrama com P = 0,1 MPa. 
 
Fonte: Autora, 2022. 
 
 
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Figura 7: Diagrama com P = 1 MPa. 
 
Fonte: Autora, 2022. 
 
Figura 8: Diagrama com P = 10 MPa. 
 
Fonte: Autora, 2022. 
 
Figura 9: Diagrama com P = 100 MPa. 
 
Fonte: Autora, 2022. 
 
Figura 10: Diagrama de Fases (PXV). 
 
Fonte: Autora, 2022. 
 
Percebe-se da figura 5 a 9, que de acordo com aumento da pressão, temos a 
redução da entropia e a mudança de fase, já na figura 10 com aumento do volume 
específico temos a redução da pressão, mostrando que essas propriedades são 
inversamente proporcionais. 
 
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
A utilização de softwares para auxilio nos estudos e pesquisas tem se tornado 
mais comum, portanto, pode-se ver através desse software as aplicações na prática 
de como as propriedades termodinâmicas influenciam no processo e como interpretar 
um diagrama de fases é de grande importância, pois é preciso saber em qual fase 
estará o material quando formos trabalhar. 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
ALMEIDA, F. B. Diagrama de Fases, Brasil Escola. Disponível em: 
<https://brasilescola.uol.com.br/fisica/diagrama-fases.htm>. Acesso em: 18 maio 
2022. 
 
CASTRO, G. D. M.; MUNIZ, M. V. Relatório de aula prática referente ao uso do 
software CATT3, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2017. Disponível em: < 
https://www.trabalhosgratuitos.com/Exatas/Engenharia/Relat%C3%B3rio-de-aula-
pr%C3%A1tica-referente-ao-uso-do-1333230.html>. Acesso em: 18 maio 2022. 
 
CETESB, Emergências Químicas. Liquídos criogênicos, 2022. Disponível em: < 
https://cetesb.sp.gov.br/emergencias-quimicas/aspectos-gerais/perigos-associados-
as-substancias-quimicas/liquidos-
criogenicos/#:~:text=Os%20gases%20criog%C3%AAnicos%2C%20devido%20a,ou
%20mesmo%20com%20o%20vapor.&text=Os%20gases%20criog%C3%AAnicos%2
0podem%20solidificar,0%C2%BA%20C%20%C3%A0%20press%C3%A3o%20atmo
sf%C3%A9rica.>. Acesso em: 18 maio 2022.