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EMEi08: Laboratório de Fenômenos de Transporte 2º ensaio – Lei de Boyle UNIFEI – Campus Avançado de Itabira Professor: Rogério Fernandes Brito 11 de Agosto de 2017
Objetivo
Objetivo Gas Air Argon Butane Carbon Dioxide Carbon Monoxide Ethane Ethylene Helium Hydrogen Methane Neon Nitrogen Octane Oxygen Propane Steam
Formula -Ar C4H10 CO2 CO C2H6 C2H4 He H2 CH4 Ne N2 C8H18 O2 C3H8 H2O
Constante para um Specific Heat Specific Heat Specific Heat gás particular at Const. Press. at Const. Vol. Ratio M [kg/(kg mol)] R [kJ/(kg.K)] Cp [kJ/(kg.K)] Cv [kJ/(kg.K)] k = Cp/Cv 28.97 0.287 1.005 0.718 1.4 39.948 0.2081 0.5203 0.3122 1.667 58.124 0.1433 1.7164 1.5734 1.091 44.01 0.1889 0.846 0.657 1.289 28.011 0.2968 1.04 0.744 1.4 30.07 0.2765 1.7662 1.4897 1.186 28.054 0.2964 1.5482 1.2518 1.237 4.003 2.0769 5.1926 3.1156 1.667 2.016 4.124 14.307 10.183 1.405 16.043 0.5182 2.2537 1.7354 1.299 20.183 0.4119 1.0299 0.6179 1.667 28.013 0.2968 1.039 0.743 1.4 114.231 0.0729 1.7113 1.6385 1.044 31.999 0.2598 0.918 0.658 1.395 44.097 0.1885 1.6794 1.4909 1.126 18.015 0.4615 1.8723 1.4108 1.327
Peso molecular
Equipamentos
Equipamentos 2: Bloco do coletor (sistema) 4: Tanque de escorva 5: Manômetro de Bourdon
8: Válvula amortecedora 10: Pistão de precisão 11: Cilindro
12: Pesos 14: Visor para ajuste da bancada 30: Para conectar à seringa.
31: Pés ajustáveis. 32: Válvula de liberação rápida na 32
parte superior do bloco do coletor
Introdução à medição de pressão • Pressão: É a força exercida por um fluido sobre alguma coisa. É a força exercida em todas as direções. • Medição de pressão: É a leitura dos valores de pressão a partir da comparação das pressões entre o instrumento de medição e o meio (referência).
Conceitos de pressão • Pressão atmosférica: É a pressão exercida pela atmosfera terrestre (barômetro). • Pressão absoluta: É a pressão relativa ou efetiva medida, somada a pressão atmosférica, em relação à total ausência de pressão, tomada em referência ao vácuo. • Pressão Relativa: É a pressão medida em relação à pressão atmosférica.
Medição de pressão y
x
Escalas de pressão - Unidades • Pressão barométrica: A pressão barométrica normalmente é medida em bar. • Pressão em milímetros de mercúrio (mmHg): A pressão é dada em termos da altura de uma coluna de mercúrio (se for de água, seria h [mca]) que seria necessária para exercer uma pressão equivalente àquela que está sendo medida. ( P [Pa] = [kg/m^3]g [m/s^2].h [m] = [N/m^3].h [m] ) • Pressão atmosferas (atm): Uma atmosfera padrão foi originalmente definida como sendo igual à pressão ao nível do mar a uma temperatura de 15°C.
Escalas de pressão – Unidades www.convertworld.com/pt/
Instrumentos de medição • Manômetros tipo coluna de liquido “U”.
• Manômetro de Bourdon.
Instrumentos de medição • Trabalho: “Tipos de Manômetros e Suas Aplicações” (entregar no dia da 3ª Prática de EMEI08. Modelo de Relatório, ver em http://goo.gl/feBE1s ). Grupo: de até 05 (cinco) alunos. Mandar para
[email protected] em PDF. Pontos: valem pontos dentro dos 10 pontos a serem adicionados na nota N2 de EMEI08. Quem faltou alguma pratica de EMEI08, não precisa entregar esse trabalho.
Descrever 5 medidores de pressão. • Funcionamento; • Custo; • Fotos; • Local utilizados; • Fabricantes; • Referências Bibliográficas.
Erros de medição • Erros evitáveis: tipos mais comuns e podem se eliminados. Uso incorreto do equipamento Registro incorreto dos resultados Erros em cálculos
Erros de medição • Erros aleatórios: As vezes podem ser eliminados, mas com certeza dá pra minimiza-los. Variação das condições experimentais (por exemplo, alterações da temperatura ambiente durante o ensaio). Variação no desempenho da instrumentação (incertezas de medições, flutuações de tensão da rede). Variação devido às propriedades dos materiais e ao projeto ou aparato experimental (por exemplo, efeito de atrito)
Erros de medição • Erros sistemáticos: Erro incorporado (por exemplo, erro de zero, graduação de escala incorreta) Erros experimentais (devido à insuficiência ou limitação do equipamento do experimento) Erros humanos sistemáticos (por exemplo, leitura a partir do lado errado de um menisco líquido)
Gás Ideal • Um gás ideal ou perfeito é um modelo idealizado, para o comportamento de um gás.
• Um gás teórico é composto de um conjunto de partículas pontuais movendo-se aleatoriamente e não interagindo.
Gás Ideal • A maioria dos gases se comporta como gases ideais a pressões e temperaturas moderadas (pesquisar). • Geralmente, desvios de um gás ideal tendem a diminuir com o aumento da temperatura e a diminuição da pressão
Lei de Boyle - Mariotte • A pressão absoluta e o volume de um gás confinado são inversamente proporcionais se a temperatura permanecer constante. • O produto entre eles é um valor constante.
Lei de Boyle - Mariotte Gases Ideais (pesquisar para gases reais)
Equação de estado do gás perfeito de Clapeyron
Lei de Boyle - Mariotte
Lei de Boyle – Mariotte:
y = a.x + b
Compressibilidade • A compressibilidade é definida por uma variação no volume quando se aplica uma pressão (força adequadamente distribuída em uma área) • O fator de compressibilidade mede o grau de não idealidade dos gases reais. Gases ideais
Gases reais Z = fator de compressibilidade
Experimento D - Vídeo: https://goo.gl/SvNdGR • Análise de proporcionalidade das variáveis. • Gases reais x Gases perfeitos. • Análise do gráfico comparativo de pressões.
Experimento D A.
Abasteça a metade do tanque de escorva.
B.
Coloque um peso na parte superior do pistão.
C.
Feche a válvula amortecedora.
D.
Feche a válvula de escorva.
E.
Remova o pistão da seringa e conecte a mangueira.
F.
Abra a válvula de drenagem e escorvar a água.
G.
Ajuste o volume. Feche a drenagem.
Experimento D H. Meça o valor da pressão atmosférica. I. Empurre a seringa em incrementos de 10 ml. J. Desconecte o acoplamento e registre a leitura da pressão K. Abra a válvula de drenagem na parte traseira do coletor para liberar a pressão. L. Repita o experimento ajustando o volume da seringa em 50 mL e 20 mL.
Experimento D
Gráfico Faça a plotagem do volume versus pressão 1/Abs (atm-1). Calcule k para cada um dos volumes iniciais.
Discussões do gráfico Discorra sobre o que acontece em "k" quando o volume inicial é reduzido.
