Calibração de Volume por Expansão de Gases
Por: Lidieisa • 1/5/2018 • 1.880 Palavras (8 Páginas) • 251 Visualizações
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[pic 15]
Figura 3: Diagrama V x T – Transformação Isobárica.
De acordo com a lei de Charles e Gay-Lussac a pressão é diretamente proporcional à temperatura em kelvin, como mostra a equação (1.5) e o volume é diretamente proporcional à temperatura na escala em kelvin, equação (1.6):
[pic 16][pic 17] (1.5)
[pic 18][pic 19] (1.6)
Sendo assim, essa lei por ser escrita em uma única equação:
[pic 20][pic 21] (1.7)
- OBJETIVOS
- Calibrar o volume de tubulação pela técnica de expansão de gases.
- Analisar o processo de expansão de um gás;
- Determinar o volume final nas linhas pelos métodos de Gás Ideal, Virial e Teoria dos Estados Correspondentes (TEC).
- METODOLIGIA
- Materiais
- Cilindro (1 L);
- Conjunto de linhas;
- Transdutor de pressão;
- Indicador de pressão;
- Gás Carbônico.
- Procedimento Experimental
Com o sistema montado (cilindro, linhas, transdutor e indicador de pressão), fez-se a liberação do gás carbônico. A partir disso, foram analisados os valores de pressão inicial e final em relação ao volume de gás carbônico liberado e que se encontrava no cilindro e nas linhas, a fim de se obter um equilíbrio mecânico.
Fizeram-se cinco ensaios. Para cada novo ensaio, o valor de pressão inicial correspondeu ao valor de pressão final do ensaio anterior. Tendo posse dos valores obtidos, calculou-se o volume final e o volume de gás presente nas linhas pelos métodos de Gás Ideal, virial e TEC sendo que o experimento foi realizado a uma temperatura de 25°C para ambos os ensaios.
- RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para o cálculo do volume das linhas, primeiro foi metido a temperatura com o auxílio de um termopar, cuja temperatura foi de T=296,5K, foram feitos três ensaios librando o gás CO2 nas linhas e foi anotado a variação de pressão durante a liberação do gás.
Ensaio 1
V1= 1L (volume do cilindro)
P1= 18,2 bar
P2=17,5 bar
T=296,5K
Cálculos para gás ideal:
[pic 22][pic 23]
18,2 [pic 24][pic 25] 1 = 17,5 [pic 26][pic 27] V2
V2 = 1,04 L
V(linhas) = V2 – V1
V(linhas) = 0,04 L
Cálculos para Teoria dos estados correspondentes (TEC)
[pic 28]
[pic 29]
[pic 30]
[pic 31][pic 32] , O Tr será o mesmo para todos os ensaios.
[pic 33]
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[pic 38]
[pic 39]
[pic 40]
[pic 41]
Os valores de [pic 42][pic 43] e [pic 44][pic 45] são os mesmos para todos os cálculos do TEC, pois como mostra a equação ele depende apenas da temperatura medida e da temperatura critica, que são as mesmas para todos os ensaios.
Assim podemos calcular o volume utilizando a equação:
[pic 46]
Para P1=18,2 temos o valor de Z1 = 0,098
Para P2= 17,5 temos o valor de Z2 = 0,23
Assim, ao encontramos Z1 e Z2 substituímos os valores na formula abaixo para encontrar o volume da linha junto com o volume do cilindro.
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[pic 48]
V(linhas) = V2 – V1
V(linhas) = 1,04 – 1,0 = 0,04 L
Cálculo para Virial
Para uma temperatura de 296,5K o B para a equação do virial foi de – 125,40 (Colocar referencia) o mesmo será usado para todos os ensaios, pois a temperatura medida foi a mesma. E consideramos apenas interações entre as moléculas duas a duas para todos os ensaios.
[pic 49]
[pic 50]
[pic 51]
[pic 52]
O B será o mesmo para todos os ensaios.
Assim obtemos o Z1 e Z2 através da equação:
[pic 53]
[pic 54]
Z1 = 0,907
[pic 55]
Z2 = 0,911
Assim, ao encontramos Z1 e Z2 substituímos os valores na formula abaixo para encontrar o volume da linha junto com o volume do cilindro.
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[pic 57]
[pic 58]
V(linhas) = V2 – V1
V(linhas) = 1,04 – 1,0 = 0,04 L
Cálculo para equações cúbicas
Para acharmos os valores de Z1 e Z2 foi realizado os seguintes cálculos:
[pic 59]
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