Aula 4 Propriedades Termodinamica

Prévia do material em texto

1
PROPRIEDADES 
TERMODINÂMICAS
Termodinâmica
Projeções para 
uma substância 
que se expande 
durante a 
solidificação:
Diagrama de 
fases
Superfícies P-v-T
Termodinâmica
Superfícies P-v-T
Projeções para 
uma substância 
que se contrai 
durante a 
solidificação:
Diagrama de 
fases; 
Termodinâmica
2
Projeções nas superfícies P-v-T
Diagramas de fases 
Termodinâmica
ponto qualquer: representa as misturas bifásicas na 
temperatura e na pressão especificadas
regiões bifásicas se 
reduzem a linhas
Termodinâmica
linha tripla da superfície P-v-T: um único 
ponto no diagrama de fases - ponto triplo
Termodinâmica
3
Diagramas P-v
Termodinâmica
T< Tc: a pressão se mantém constante ao longo 
de uma transformação líquido-vapor
Termodinâmica
substância que se 
expande durante 
a solidificação:
substância que se 
contrai durante a 
solidificação:
4
regiões monofásicas de líquido e de vapor: a 
pressão diminui, para uma dada temperatura a 
medida que o volume específico aumenta
Termodinâmica
substância que se 
expande durante 
a solidificação:
substância que se 
contrai durante a 
solidificação:
T>Tc: P se reduz continuamente a medida que o 
volume específico aumenta, não havendo 
passagem pela região bifásica líquido-vapor
Termodinâmica
substância que se 
expande durante 
a solidificação:
substância que se 
contrai durante a 
solidificação:
Diagramas T-v
Termodinâmica
5
Esboço de um diagrama T-v para água
(fora de escala)
forma das linhas 
de pressão 
constante 
(isobáricas)
Termodinâmica
Esboço de um diagrama T-v para água
(fora de escala)
P<Pc: 
(ex:10MPa)
Termodinâmica
P: constante
em relação 
à T à 
durante a 
mudança de 
fase
Esboço de um diagrama T-v para água
(fora de escala)
região 
monofásica de 
líquido ou 
vapor: 
T↑: dada
pressão, à 
medida que o 
volume 
específico ↑
Termodinâmica
6
Esboço de um diagrama T-v para água
(fora de escala)
não há passagem pela região bifásica líquido vapor
P≥Pc: T↑ 
continuamente
com o volume 
específico 
(dada pressão)
Termodinâmica
Mudança de fase
Termodinâmica
7
Considere um sistema fechado de
massa unitária (1Kg) de água líquida a
20 oC mantida no interior de um
conjunto cilindro-pistão (Figura a).
Termodinâmica
Transformação líquido-vapor para água a 
pressão constante.
Este estado é representado pelo ponto 1 do 
diagrama T-v .
Termodinâmica
Termodinâmica
8
Á medida que o sistema é aquecido a
uma pressão constante, a temperatura
aumenta de forma considerável,
enquanto o volume específico
apresenta uma elevação menos
significativa.
Eventualmente, o sistema alcança o
estado representado por f na Figura
(estado de líquido saturado).
Termodinâmica
Termodinâmica
Mistura Bifásica Líquido-Vapor
Termodinâmica
9
Líquido
saturado
+Q:
T=cte
Formação de vapor
significativo aumento de volume específico
Termodinâmica
Sistema composto de uma mistura bifásica líquido-
vapor (Figura b)
Termodinâmica
mistura
líquido e vapor
equilíbrio:
-líquido saturado
-vapor saturado
+Q: T=cte
última porção de líquido tenha sido vaporizada:
ponto g (vapor saturado)
Termodinâmica
10
Estados de Vapor
sistema se encontra no estado de vapor
saturado (estado g), e o aquecimento
suplementar à pressão constante resulta nos
aumentos de temperatura e volume
específico.
Termodinâmica
S: estados que seriam alcançados por contínuo 
aquecimento, à medida que a pressão é mantida 
constante
vapor 
superaquecido
Termodinâmica
PROPRIEDADES 
TERMODINÂMICAS
Termodinâmica
11
Misturas bifásicas líquido-vapor 
intermediárias podem ser distinguidas entre 
si pelo seu TÍTULO (x), que é uma 
propriedade intensiva;
É a relação entre a massa de vapor e a 
massa total do conjunto.
vaporlíquido
vapor
mm
m
x


Termodinâmica
Termodinâmica
12
título x
m
m m
vap
liq vap
 

Termodinâmica
𝑣𝑙𝑖𝑞 =
𝑉𝑙𝑖𝑞
𝑚𝑙𝑖𝑞
𝑣𝑣 =
𝑉𝑣
𝑚𝑣
v
V
m
V
m
V
m
liq vap
  
total
vap
vapliq
vap
m
m
mm
m
x 


mxmliq )1(  xmmvap 
Termodinâmica
)vx(vvv LVL  )hx(hhh LVL  )ux(uuu LVL  )sx(sss LVL 
Volume específico
Entalpia específica
Energia Interna 
específica
Entropia específica
Exemplo
Termodinâmica
1. Um recipiente contém uma mistura saturada 
de fluido refrigerante R-134a a 30C. Sabendo 
que o volume ocupado pela fase líquida é 0,1 
m3 e que o volume ocupado pela fase gasosa é 
0,9 m3, determine o título da mistura contida 
no recipiente. Dados: (vL=0,000843 m
3/Kg; 
vv=0,0267 m
3/Kg)
Resolução
m
m
x v
13
Exemplo
Termodinâmica
1. Um recipiente contém uma mistura saturada 
de fluido refrigerante R-134a a 30C. Sabendo 
que o volume ocupado pela fase líquida é 0,1 
m3 e que o volume ocupado pela fase gasosa é 
0,9 m3, determine o título da mistura contida 
no recipiente. Dados: (vL=0,000843 m
3/Kg; 
vv=0,0267 m
3/Kg)
 vmV LLL 
vvv vmV 
Kg 118,6
0,000843
0,1
 
v
V
m 
L
L 
Kg 33,7
0,02671
0,9
 
v
V
m 
v
v 
Exemplo
Termodinâmica
1. Um recipiente contém uma mistura saturada 
de fluido refrigerante R-134a a 30C. Sabendo 
que o volume ocupado pela fase líquida é 0,1 
m3 e que o volume ocupado pela fase gasosa é 
0,9 m3, determine o título da mistura contida 
no recipiente. Dados: (vL=0,000843 m
3/Kg; 
vv=0,0267 m
3/Kg)
0,221
152,3
33,7
m
m
x v 
Exemplo
Termodinâmica
2. Um tanque de 2m3 de volume interno contém
100 Kg de uma mistura de líquido e vapor de
uma substância com título de 25%. Calcular: (a)
volume específico da mistura, (b) volume
específico do vapor, (c) volume específico do
líquido. Sabe-se que o volume do vapor é de
95% do volume total.
Resolução
 
m
V
 v(a) 
Kg/ m 0,02
100
2
v 3
14
Exemplo
Termodinâmica
v
v
v
m
V
 v(b) 
3
V m 1,920,950,95VV 
2. Um tanque de 2m3 de volume interno contém
100 Kg de uma mistura de líquido e vapor de
uma substância com título de 25%. Calcular: (a)
volume específico da mistura, (b) volume
específico do vapor, (c) volume específico do
líquido. Sabe-se que o volume do vapor é de
95% do volume total.
/Kgm 0,076
25
1,9
v 3v 
Kg 251000,25x.mmv 
Exemplo
Termodinâmica
L
L
L
m
V
 vc) ( 
    3vL m 0,120,951VV1V 
2. Um tanque de 2m3 de volume interno contém
100 Kg de uma mistura de líquido e vapor de
uma substância com título de 25%. Calcular: (a)
volume específico da mistura, (b) volume
específico do vapor, (c) volume específico do
líquido. Sabe-se que o volume do vapor é de
95% do volume total.
/Kgm 0,0013
75
0,1
 v 3L 
    Kg 751000,251mx1mL 