METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS UTILIZANDO EQUAÇÕES DE ESTADO

G. Martins (1), J.R.V. Moura Jr (1), L. Jacomine (1)

(1) Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Uberlândia, Av. João Naves de Ávila, 2160, Bloco 1M, Uberlândia MG, CEP: 38.400-089.

Palavras-chave: Termodinâmica, Propriedades Termodinâmicas, van der Waals

Resumo

Uma das mais importantes funções da termodinâmica é fornecer equações fundamentais para avaliação das propriedades ou de mudanças em propriedades sobre as mais gerais considerações. Estas equações, por exemplo, devem ser independentes do tipo ou da fase da substância que está sendo considerada. Um vez que estas equações generalizadas sejam desenvolvidas, faz necessário fornecer informações experimentais das substância utilizada.

Com este intuito, o objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia que utilize equações de estado, como a equação de Van der Waals, para determinar propriedades termodinâmicas sem o uso de tabelas ou gráficos.

Para tanto será realizado as seguintes considerações:

· Sistema é simples compreensível

· numero de variaveis independentes é igual a 2

Partindo da equação da mudança da entropia para um sistema simples e homogêneo e expressa em termos de (T, v), tem-se:

Podemos ainda escrever a equação da energia interna na forma

Aplicando as relações de Maxwell e manipulando adequadamente as equações (1) e (2),tem-se:

No presente trabalho a metodologia foi testada para a variação energia interna de vapor de água e para equação de Van der Waals.

A partir de uma equação de estado como Van der Waals

Adaptando a equação (4) a (3), adequadamente, tem-se

Integrando a equação (14)

Considerando o calor especifico constante

Para resolução do método utilizou o Software EES (Engineering Equation Solve), obteve-se os seguintes resultados:

Pelos resultados acima, observa-se que o erro cometido pelo método com relação as tabelas de energia interna para vapor é relativamente pequeno, sendo assim recomendado quando não se conhece as tabelas de um determinada substância.

Os resultados do método podem ser melhorados pelo uso de equações mais complexas tais como, Redlich-Kwong, Berthelot e outras.

Agradecimentos: os autores agradecem ao CNPq, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo suporte financeiro e pela bolsa de Iniciação Científica.

Referências:

Van Wylen G.J & Sonntag R.E. - Fundamentos da Termodinâmica Clássica, 2º edição, SP, 1976.

Kenneth Wark - Thermodynamics, 5º edição New York, 1988.

Mark W. Zemansky. Heat and Thermodynamics, , 5º edição ,New York 1968.