Determinação da Curva de Saturação da Água
Por: William Jardel Pick • 11/1/2023 • Ensaio • 920 Palavras (4 Páginas) • 63 Visualizações
OBJETIVOS
a) Determinar experimentalmente a curva de saturação da água.
b) Comparar os valores experimentais com os valores obtidos pelas equações de estado (apresentados em tabelas termodinâmicas).
METODOLOGIA
Para a realização do experimento utilizou-se de um recipiente metálico rígido e fechado, completamente preenchido com água destilada, conforme Figura 1.
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Figura 1 – Reservatório
Fonte: Autor.
Então a água foi aquecida através de resistências elétricas. A pressão manométrica da água foi lida em um mano-vacuômetro e a temperatura, obtida através de um termopar, lida através de em um mostrador digital, conforme Figura 2.
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Figura 2 - Equipamentos de medição
Fonte: Autor.
O recipiente já preenchido com água destilada, foi é aquecido até o ponto de ebulição, com as válvulas abertas. Devido à vaporização, um certo volume originalmente ocupado por líquido é substituído por vapor. Então fechou-se as válvulas e e iniciou-se o processo de resfriamento, observando assim uma redução da temperatura e de pressão. A seguir a respectiva imagem do posicionamento das válvulas, conforme Figura 3.
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Figura 3 – Válvulas
Fonte: Autor.
O mano-vacuômetro começou a indicar pressões manométricas negativas ao longo do resfriamento. Devido a transferência de calor transiente, o resfriamento é rápido no início e lento no final. Um ventilador foi usado acelerar o processo conforme Figura 1.
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Figura 4 – Ventilador
Fonte: Autor.
Anotou-se as leituras do indicador de temperatura para cada centésimo que decaia o mano-vacuômetro, ao longo de 75 medidas. Com estes valores se traçou a curva de saturação da água. Os resultados obtidos podem, então, ser comparados com os valores apresentados em tabelas de propriedades termodinâmicas disponíveis em livros textos de termodinâmica.
No início do experimento, o mano-vacuômetro foi zerado, ou seja, sob a pressão atmosférica local, o instrumento marca 0 bar. Então adicionou-se a pressão atmosférica local conforme leitura no site do INMET (https://portal.inmet.gov.br/),
Utilizou-se então do Excel para geração de três gráficos:
- Pressão e temperatura com respectivas incertezas;
- Pressão e temperatura, curva de medição e curva teórica;
- Delta de pressões das diferenças do medido versus realizado.
Para os cálculos das incertezas do tipo B, sendo as de escala e as aleatórias, que também estão presentes nos resultados. Sendo que são incertezas de medição, tanto da temperatura quanto do mano-vacuômetro, são digitais e sensíveis.
Incerteza da escala, tanto para pressão quanto temperatura, utilizou-se a Fórmula 1:
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Fórmula 1 - Incertezas não analógicas
Fonte: Saraiva e Stuginski Jr, 2021 (p.6).
Já para os valores das incertezas derivadas das medições realizadas pelo operador, utilizou-se a menor escala do mano-vacuômetro, e para temperatura, estipulou-se 1°C.
Para combinar as incertezas, se utilizou a equação das incertezas combinadas ponderadas, conforme a Fórmula 2 a seguir.
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Fórmula 2 - Combinação das incertezas
Fonte: Saraiva e Stuginski Jr, 2021 (p.40).
As incertezas finais são calculadas e plotadas no primeiro gráfico proposto. Após se dirige para os resultados e discussões, para entendimento dos valores obtidos.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A Pressão medida em passo fundo foi de 941,1 hPa conforme Figura 2.
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Figura 5 - Pressão em passo fundo
Fonte: INMET.
As incertezas calculadas são apresentadas na Tabela 1, onde para a escala utilizou-se da Fórmula 1 e para a combinação das incertezas, a Fórmula 2. Os valores de incerteza de medição por parte do operador são apresentados a seguir
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Tabela 1 – Incertezas
Fonte: Autor.
Após as medições de pressão local, combinou-se o decréscimo de pressão para cada decréscimo de temperatura, conforme a Tabela 2.
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Tabela 2 - Valores do experimento
Para cada 0,01 de decréscimo do mano-vacuômetro, media-se a temperatura e se obteve o Gráfico 1, com suas incertezas de pressão (eixo Y) e temperatura (eixo X).
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Gráfico 1 - P x P medidos com incertezas
Fonte: Autor.
Observa-se que a pressão decai conforme a temperatura decresce. Esta transformação está acontecendo devido ao volume ser constante. A água está em sua transformação de vapor (maior parte em valores de título alto) para liquido conforme a temperatura decresce.
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