EA2-VI-Psicrometria_txt
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760 29.92

mm Hg in Hg

310 12.2

87.6 3.45

26.21 1.032
32
0

80
26.7

120
48.9

170
76.7

212
100

A

B

4.58 01803

P
re

ss
ão

Ponto
de ebulição

normal

Temperatura, ºF e ºC

Re
giã

o d
e l

íqu
ido

Re
giã

o d
e v

ap
or

Fig 1-15 Tensão de vapor para a água - p-t

Para concretizar esta definição ir-se-á descrever duas experiências muito simples.

1.7.3.1 EBULIÇÃO POR ARREFECIMENTO.

Enche-se de água um balão até meia altura. Escolhe-se uma rolha que se ajuste perfeitamente à

boca do balão e que vede a passagem de um termómetro pelo seu centro. Sem tapar o balão

fornece-se calor até que a água entre em ebulição. Como se encontra à pressão atmosférica a

temperatura é de 100 ºC. Já com a chama retirada e trabalhando rapidamente e cuidadosamente

introduz-se a rolha com o termómetro e imediatamente põe-se o balão debaixo de uma torneira de

água fria por alguns segundos.

Em seguida inverta o balão e segure-o num anel conforme mostrado na Fig 1-16, verificando que a

temperatura agora se encontra significativamente abaixo dos 100 ºC, o chamado ponto de ebulição

da água. Assim, a ebulição parou completamente.

No entanto, a ebulição pode começar outra vez se arrefecermos o balão. pondo-se água fria por cima

dele (ver Fig 1-16) recomeçando assim uma ebulição bastante viva, enquanto a temperatura desce. É

importante que a rolha não deixe entrar ar no balão.

Este fenómeno é explicável através da teoria cinética molecular do calor e da relação da ebulição

com a pressão.

Psicrometria

1-22 Cap 1 – Revisão de Termodinâmica

Zona de água
 fresca

Vapor (gás)

Água em ebulição

Fig 1-16 Água em ebulição com (aparente) seu arrefecimento

1.7.3.2 CONGELAÇÃO POR EBULIÇÃO – PONTO TRIPLO

Para esta experiência é necessário uma bomba de vácuo, uma mesa de vácuo e uma campânula

para que se consiga obter um grau bastante bom de vácuo (Fig 1-17). Num vidro de relógio põe-se

água da torneira (temperatura cerca de 18 ºC – 65 ºF) colocando-o sobre um recipiente que contenha

ácido sulfúrico concentrado (a fim de ajudar a bomba a absorver o vapor de água). Este conjunto é

posto na mesa de vácuo. Cobre-se com a campânula que tem um termómetro. Põe-se a bomba a

funcionar e vai-se medindo a pressão e temperatura a cada 15 s.

Primeiramente o ar dissolvido na água, sai em pequenas bolhas. Então quando a pressão é de

aproximadamente de 13.2 mm de Hg e t = 15.5 ºC, a ebulição da água começa. Esta ebulição

continua à medida que a pressão e a temperatura descem. Após alguns minutos a temperatura está

em 0 ºC e a pressão cerca de 4.57 mm de Hg. A ebulição diminui fortemente e quase para. Após

outro minuto – observando atentamente a água – verifica-se que a superfície da água perde o seu

brilho e que rapidamente passa a gelo. À medida que se forma o gelo, água no estado líquido

também está presente e o vapor vai saindo da água tudo isto ao mesmo tempo. Este ponto – 0 ºC e

4.57 mm de Hg é conhecido como o ponto triplo da água, e esta demonstração é normalmente

conhecida por experiência do ponto triplo (Fig 1-18)

Campânula

Termómetro

Água num vidro
de relógio

Ácido sulfúrico
concentrado

Para a bomba
de vácuo

Fig 1-17 Experiência do ponto triplo

Psicrometria

Cap 1 – Revisão de Termodinâmica 1-23

A água entrou em ebulição não por aquecimento mas devido à diminuição de pressão.

20

P

A

B1 atm
Curva de vaporização

Temperatura - ºF e ºC

As curvas são aproximadas.
A curva de fusão está
exageradamente inclinada.

Quebra de escala
P

re
ss

ão
 p

em
 1

0
 a

tm
-3

16

12

8

4

10 20 30 40 50

32 ºF
0 ºC

Ponto triplo
FASE VAPOR

FASE SÓLIDA
Curva de

fusão

FASE LÍQUIDA

0.18 in Hg
4.57 mm Hg

Cur
va

de
sub

lima
ção

Cu
rva

 de
 va

po
riz

aç
ão

60 70 212 ºF
100 ºC

Fig 1-18 Diagrama p-t da água (ponto triplo)

Esta experiência é feita com água por ser simples. No entanto tudo isto se aplica aos fluidos que se

utilizam em condicionamento de ar, vulgo refrigerantes.

Psicrometria

Cap 2 – Propriedades do ar – Psicrometria 2-25

2 PROPRIEDADES DO AR - PSICROMETRIA

2.1 INTRODUÇÃO

Após o conhecimento de alguns princípios básicos de física e a sua aplicação ao AVAC, necessita-se

de estudar o ar como meio físico, pois é o meio pelo qual os edifícios são aquecidos ou arrefecidos e

os seus utilizadores se sentem confortáveis quer no Verão, quer no Inverno.

Antes de um edifício ser condicionado, é o próprio ar que necessita de ser condicionado.

È necessário realçar novamente que o condicionamento de ar não é só uma questão de aquecimento

e arrefecimento de forma a obter uma temperatura que se deseje. O processo completo de ar

condicionado, além de envolver o seu aquecimento e arrefecimento, trata também da sua

humidificação e desumidificação, com ventilação, isto é, o fornecimento da quantidade necessária de

ar fresco exterior, a filtragem do ar interior e a sua distribuição.

A condição final do ar não é possível ser para cima, nem respeitar normas rígidas, visto que o

conforto humano é muito difícil de definir. A situação óptima varia com a localização na Terra, com o

clima, com as estações do ano, com o estilo de vida e os hábitos de vestuário da população e com a

natureza da actividade física executado no momento. Estes conceitos serão mais desenvolvidos

noutro capítulo. De qualquer modo, o agradar a gregos e troianos será desde já uma missão

impossível.

De todas as propriedades que influenciam os processos de condicionamento de ar, a humidade, é
talvez a mais importante. O vapor de água está quase sempre presente no ar atmosférico, e a sua

presença, em pequenas ou grandes quantidades, afectam fortemente o conforto humano.

O estudo das misturas – ar / vapor de água é chamado psicrometria.

2.2 A COMPOSIÇÃO DO AR

O ar atmosférico pode ser considerado numa destas três formas:

 Ar seco
 Mistura com vapor de água ou vapor sobreaquecido
 O anterior, mais impurezas, tais como, fumos, pó, ou óxidos de azoto.

Cada um destes componentes tem a sua quota-parte nos problemas de condicionamento de ar.

O ar seco, é constituído por uma mistura de diversos gases. Os mais importantes são o oxigénio e o

azoto. Diversas quantidades de dióxido de carbono também estão presentes, bem como gases raros

como o árgon, néon, hélio e kripton.

Psicrometria

2-26 Cap 2 – Propriedades do ar – Psicrometria

A tabela seguinte apresenta em percentagem de peso a composição do ar seco.

Tabela 2.1 Composição em peso do ar seco

 Gás Percentagem do ar seco

 Azoto (N2)

Oxigénio (O2)

Dióxido de carbono (CO2)

Outros gases

77

22

0.04 (variável)

0.96

Apesar do ar ser uma mistura, as percentagens dos seus gases constituintes mantêm-se

relativamente constantes para os nossos objectivos, obtendo um gás com uma massa molar de

28.97. Em condições de baixa pressão e temperatura, o ar seco obedece praticamente às leis de um

gás perfeito.

Hoje em dia, ar puro é uma raridade, e os problemas de purificação e filtragem são cada vez mais

importantes e difíceis de resolver. Pós, fumos, bactérias, pólen, fumos do trânsito e outros óxidos de

azoto são os contaminantes que mais frequentemente encontramos na atmosfera.

Fumos, gases de trânsito e óxidos de azoto são encontrados mais frequentemente em cidades e

zonas industriais, enquanto pó e pólen são típicos de zonas rurais.

Os sistemas de ar condicionado normalmente removem os poluentes que se apresentam sobre a

forma de partículas, Os óxidos de azoto que são solúveis em água podem ser removidos