Linha De Saturação E Tabelas De Vapor

Introdução

É fácil perceber que a Física está relacionada ao nosso cotidiano. Um bom exemplo para comprovar este fato é o funcionamento de uma panela de pressão, no qual a principal característica baseia-se no fato de que o ponto de ebulição varia conforme a pressão.

Caso um líquido esteja submetido à alta pressão, a temperatura de ebulição desse líquido também será maior. A pressão ao nível do mar é de 1 atmosfera; a água, então, ferve a 100ºC em uma panela comum (destampada).

No mesmo local, a água dentro da panela de pressão é aquecida com uma temperatura acima de 100ºC antes que a pressão de vapor fique igual à pressão externa, ou seja, antes de iniciar o processo de ebulição.

A pressão que se consegue no interior de uma panela de pressão é de 2 atmosfera, com a substância ainda interna no estado líquido, a uma temperatura que chega a 120ºC (por isso os alimentos são cozidos mais rapidamente).

Ao cozinharmos um alimento em uma panela de pressão, o vapor de água que se forma fica preso dentro dela. Depois de acumular certa quantidade de vapor, o mesmo consegue empurrar a válvula, saindo da panela.

Objetivo

Fazer o balanço energético de uma central diesel, apresentando os seus fluxos na forma de diagrama.

Fundamentação Teórica

Temperatura

Temperatura é a grandeza física associada ao estado de movimento ou à agitação das partículas que compõem os corpos. No cotidiano é muito comum as pessoas medirem o grau de agitação dessas partículas através da sensação de quente ou frio que se sente ao tocar outro corpo. No entanto não podemos confiar na sensação térmica.

Algumas das propriedades físicas utilizadas para medir temperatura são: expansão ou dilatação térmica de sólidos, líquidos e gases, resistência elétrica, alteração do potencial elétrico de metais diferentes, alteração da potencia radiante, pontos de fusão e vaporização, mudança de cor por reorganização estrutural.

O funcionamento de um termômetro baseia-se na existência de uma substância que possui uma propriedade, a qual varia com a temperatura. Esta propriedade da substância designa-se por propriedade termométrica.

Algumas propriedades físicas de substâncias que podem mudar com a temperatura são: o volume de um líquido (por exemplo, mercúrio ou álcool etílico), a dimensão de um sólido, a resistência elétrica de um metal (por exemplo, um fio de platina), a pressão de um gás a volume constante, o volume de um gás a pressão constante, ou a cor de um objeto.

Pressão

Um fluido, como os gases ou líquidos, é uma substância em que as suas moléculas estão dispostas aleatoriamente e que se mantêm juntas devido a forças fracas de coesão, ou devido à substância estar contida dentro de um recipiente.

A força exercida por um fluido (por exemplo, água), em qualquer ponto de um objeto nele submerso, é perpendicular à superfície do objeto e no sentido do interior do mesmo.

Se o fluido estiver contido num recipiente, ele também exerce força sobre as paredes. É o caso de um gás encerrado dentro de um recipiente fechado, que exerce pressão sobre as superfícies em contato com ele, ou seja, a pressão representa, à escala macroscópica, as colisões entre as moléculas do gás e as paredes do recipiente.

A pressão atmosférica resulta da força da gravidade, F = m × g que o ar exerce sobre a superfície da Terra. Como a intensidade da força é diretamente proporcional à área de superfície em contato com a atmosfera, F = ρ×A× h×g onde ρ é a densidade do ar, logo a pressão não depende da área sobre a qual atua.

Quando se considera uma coluna vertical de um fluido, a pressão da gravidade que atua verticalmente num corpo nele imerso, é independente da forma do corpo.

Lei isovolumétrica de Charles e Gay-Lussac

Em um gás ideal a pressão é diretamente proporcional à temperatura, isto é, se, por exemplo, a pressão do gás duplicar, a temperatura também duplica.

Considera-se um gás ideal, como sendo uma aproximação da realidade, dado que um gás ideal é constituído por partículas sem volume, não existindo forças de interação entre elas.

A representação gráfica da lei isovolumétrica de Charles e Gay-Lussac encontra-se na figura seguinte:

Gráfico. 1 – Isovolumétrica de um gás.

A reta ilustrada denomina-se por isovolumétrica, transformação realiza-se sempre com um volume constante. Se o volume for outro durante toda a transformação, a isovolumétrica é a mesma reta mas com inclinação diferente.

Gráfico 2 – Várias retas isovolumétricas para o mesmo gás, mas com diferentes volumes (V3 > V2 > V1).

Esta relação de proporcionalidade direta entre a pressão e a temperatura de um gás, a volume constante, foi descoberta no século XVIII pelos físicos franceses Jacques Charles (1746 - 1823) e Joseph Gay-Lussac (1778 - 1850).

Desenvolvimento prático

Método

Aquecer água contida em um sistema fechado de volume constante e medir as alterações resultantes na temperatura e pressão.

Dados coletados

Saída Medida P1

Rm1 (Ω) (KN/m²)

137.09 19

143 99

147 200

150 305

152.2 405

154.1 510

155.6 603

157 701

Tabela 1 – Dados coletados

Tratamento

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