Combustíveis gasosos, líquidos e sólidos

Combustíveis Energia e Ambiente
Combustíveis gasosos,
líquidos e sólidos:
compreender as diferenças
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Combustíveis Energia e Ambiente
Estados físicos de hidrocarbonetos em
função do número de carbonos da cadeia
Os gases combustíveis podem
ser agrupados em famílias,
com características de
combustão similares.
•gases combustíveis ricos em
monóxido de carbono e em
hidrogénio, como o gás de
cidade
•gases naturais e os gases
associados ao petróleo bruto.
•Gases de Petróleo Liquefeitos
(GPL), que são o butano
(C4H10) e o propano (C3H8).
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Combustíveis Energia e Ambiente
Combustíveis gasosos, líquidos e
sólidos: compreender as diferenças
Gases possuem características físicas distintas dos restantes
materiais
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Combustíveis Energia e Ambiente
Gases Reais versus Gases Ideais
No século XIX alguns físicos, nomeadamente Boltzmann e
Maxwel, descobriram que as propriedades físicas dos gases
podiam ser explicadas com base nos movimentos das
moléculas individuais. Este movimento molecular tem
associada uma determinada energia cinética.
TEORIA CINÉTICA DOS GASES
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Gases Reais versus Gases Ideais
Hipóteses fundamentais da T. C. G.
1. Todo o gás é formado por moléculas em movimento
livre e desordenado a grande velocidade. As
moléculas chocam entre si e contra as paredes do
recipiente. As colisões são perfeitamente elásticas,
isto é, pode haver transferência de energia entre as
moléculas devido às colisões mas a energia total do
sistema permanece constante
2. As moléculas estão muito separadas umas das outras,
isto é, o espaço ocupado.
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Combustíveis Energia e Ambiente
Gases Reais versus Gases Ideais
Hipóteses fundamentais da T. C. G.
3. pelas partículas é desprezável relativamente ao
espaço "vazio" existente no recipiente em que se
encontram. As moléculas podem ser consideradas
pontuais, isto é, têm massa mas o seu volume é
desprezável.
4. Não existem forças atractivas nem repulsivas entre as
moléculas de um gás.
5. A energia cinética média das moléculas é
proporcional à temperatura do gás.
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Gases Reais versus Gases Ideais
O gás perfeito ou ideal obedece, rigorosamente, às
hipóteses do modelo descrito pela teoria cinética dos
gases.
O gás real, afasta-se do comportamento do gás ideal,
principalmente a pressões muito elevadas e/ou
temperaturas muito baixas
A uma amostra gasosa constituída por uma certa quantidade de
matéria (n) podemos associar três grandezas ou variáveis que se
relacionam matematicamente entre si. São elas o volume (V), a
pressão (P) e a temperatura (T).
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Pressão Volume e Temperatura
•Unidade
pascal
– Pa das
• ResultaSI
das
colisões
partículas com 2as paredes
do
2
1Pa = 1N/m = 1Kg/ms
recipiente.
Pressão
•Depende da frequência das colisões
por unidade de área e da velocidade
com que as partículas chocam com
as paredes
•Relações
entre unidades de Pressão
•Por definição
pressão = força / área
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Pressão Volume e Temperatura
•Volume do recipiente que o contém.
Volume
•Unidade SI metro cúbico – m3
• T absoluta medida energia cinética
média das partículas
Temperatura
• Unidade SI Kelvin – K (T absoluta)
• Relação entre temperaturas Celsius e
Kelvin
T (K) = θ (ºC) + 273.15
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Relação entre P, V, T e n
Relação Volume - Pressão: Lei de Boyle- Mariotte
(n,T constantes)
PV = constante
Representação gráfica da variação de volume de uma amostra de gás com a pressão
exercida sobre ele, a temperatura constante. (a) p em função de V; (b) p em função de
1/V.
(a)
(b)
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Relação entre P, V, T e n
Relação V - T: Lei de Charles e Gay- Lussac
(n,P constantes)
Verifica-se que, para uma amostra de gás, existe uma proporcionalidade directa
entre volume que ocupada e a sua temperatura absoluta, a uma determinada
pressão.
V/T = constante
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Relação entre P, V, T e n
Relação V - n: Lei de Avogadro
(T,P constantes)
Em 1811, Amadeu Avogadro pôs a hipótese de, à mesma temperatura e
pressão, volumes iguais de gases conterem o mesmo número de
moléculas.
V/n = constante
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Relação entre P, V, T e n
Lei Boyle
Lei Charles
PV = constante
VαnT
V/T = constante
1/P
VP=KnT
Lei Avogadro
V/n = constante
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Relação entre P, V, T e n
Equação deV
estado
dos
Gases
Ideais
P
=
K
n
T
PV = n R T
A PTN 1 mole ocupa um volume de 22.4 dm3
SI
P (Pa)
V (m3)
T (K)
n (mol)
K=R=
CGS
105
273.15
1
P (atm)
V (dm3)
T (K)
n (mol)
1
22.4
273.15
1
8.314
K=R=
0.082
22.4x10-3
Pa. m3.mol-1.K-1
atm. dm3.mol-1.K-1
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Combustíveis Energia e Ambiente
Em que condições um gás se
comporta como real?
Os desvios de comportamento em relação aos gases ideais
ocorrem porque, não são desprezáveis:
•O volume das moléculas
•As interacções moleculares (atracção e de repulsão).
Um gás real aproximar-se-á tanto
mais do comportamento de um gás
ideal quanto:
•mais elevada for a temperatura;
•maior for a rarefacção (menor
número de moléculas por unidade de
volume), o que implica ficar sujeito a
pressões mais baixas.
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