Propriedades Termodinâmicas

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Capítulo 3: Avaliando Propriedades de
substancias Puras
• Objetivos
• Apresentar o conceito de substância pura
• Discutir a física dos processos de mudança de fase.
• Ilustrar os diagramas de propriedades P-v, T-v e P-T e
as superfícies P-v-T das substâncias puras.
• Demonstrar os procedimentos para a determinação
das propriedades termodinâmicas de substâncias
puras a partir de tabelas de propriedades.
Uma substância que tem a mesma composição química em toda a sua extensão é chamada 
de substância pura. A água, o nitrogênio, o hélio e o dióxido de carbono, por exemplo, são
substâncias puras.
Isso acontece porque os diferentes
componentes do ar condensam a
diferentes temperaturas em uma
determinada pressão.
Substância Puras
Fases de uma Substância 
Sólido Liquido Gasoso
IDENTIFICAÇÃO DE FASES E ESTADOS DE UMA SUBSTÂNCIA
Postula de Estado
Princípio ou fato matemático indemonstrável
Para determinar um estado Termodinâmico:
São necessárias duas propriedades 
Termodinâmicas intensivas e independentes
Por exemplo: P e v T e sx e h
P e T (fora da região de mudança de fase)
Fases de uma substância pura: aquecimento a P=cte
 Fase sólida: seu volume tem forma própria
 Fase líquida: ocupa parcialmente o volume do recipiente
 Fase gasosa: ocupa totalmente o volume do recipiente
temperatura
P1
Construção empírica do diagrama de equilíbrio
volume especifico
Calor sensível 
Calor latente
Condições de uma matéria definida por suas propriedades
(endereço termodinâmico da matéria)
ESTADO DE UMA MATÉRIA
temperatura
P2
P1
Construção empírica do diagrama de equilíbrio
volume
temperatura
P3
P2
P1
Construção empírica do diagrama de equilíbrio
volume
temperatura
linha de líquido saturado
P3
P2
P1
linha de vapor
saturado
Construção empírica do diagrama de equilíbrio
volume
water
oC
m3/kg
Diagrama de equilíbrio da água (Refprop)
Fases de uma substância pura, pressurização a T=cte
Meio com capacidade
infinita de absorver de calor, i.e 
absorve calor sem alterar sua 
temperatura.
linha 
isoterma
pressão
volume
Mudança de fase 
linha 
isoterma
pressão
líquido 
saturado
vapor 
saturado
volume
Mudança de fase 
pressão
isoterma crítica
estado
crítico
linha isoterma
líquido 
saturado
vapor 
saturado
volume
Mudança de fase 
líquido 
comprimido
pressão
isoterma crítica
estados supercríticos
estado
crítico
linha isoterma
vapor 
superaquecidomisturas 
líquido-vapor
líquido 
saturado
vapor 
saturado
volume
Mudança de Fase
Mudança de fase à pressão constante da água:
a) Líquido comprimido ou subresfriado
b) Mistura bi-fásica líquido-vapor (vapor saturado úmido)
c) Vapor superaquecido
Ponto Triplo
SUPERFÍCIE P-V-T PARA SUBSTÂNCIAS QUE SE 
CONTRAEM OU SE EXPANDEM AO CONGELAR
temp
volume
volume
temp
pressão
pressão
pressão
linha tripla
ponto crítico
Tabelas termodinâmicas
Exemplo
Um tanque rígido contém 50 kg de água líquida saturada a 90 
°C. Determine a pressão e o volume do tanque.
Exemplo
Uma massa de 200 g de água líquida saturada é completamente 
vaporizada a uma pressão constante de 100 kPa. Determine (a) 
variação de volume e (b) a variação de energia interna 
Título
0 ≤ x ≤ 1; 
x = 0 → Líquido saturado (índice “l” = “f”) 
x = 1 → Vapor saturado (índice “v” = “g”)
Título
(Quality)
• Para mistura saturada 
Região (Líquido-Vapor) 
– Título; x; uma 
propriedade intensiva
– x dá a fração de vapor 
na mistura
– (1-x) dá o conteúdo de 
umidade
vl
v
mm
mx 
0 ≤ x ≤ 1; 
x = 0 → Líquido saturado (índice ‘l’) 
x = 1 → Vapor saturado (índice ‘v’)
Relações com o Título
lv hxhxh )1(. 
lv vxvxv )1(. 
lv sxsxs )1(. 
lv uxuxu )1(. 
).( lvl vvxvv 
).( lvl hhxhh 
).( lvl uuxvu 
).( lvl ssxss 
Relações com o Título
lv hxhxh )1(. 
lv vxvxv )1(. 
lv sxsxs )1(. 
lv uxuxu )1(. 
).( lvl vvxvv 
).( lvl hhxhh 
).( lvl uuxvu 
).( lvl ssxss 
Um tanque rígido contém 10 kg de água a 90 °C. Se 8 kg de água
estiverem na forma líquida e o restante estiver na forma de vapor, 
determine (a) a pressão no tanque e (b) o volume do tanque.
Exemplo
Exemplo
Determine a temperatura da água em um estado em que 
P= 0,5 MPa e h = 2.890kJ/kg.
Exercício
Determine as propriedades que estão faltando e descreva 
as fases na seguinte tabela para a água: