trabalho

Termodinâmica

2° ENSAIO - DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DO COEFICIENTE DE
JOULE-THOMSON PARA O AR
1. OBJETIVO
Medir e avaliar o efeito Joule-Thomson do ar atmosférico para várias pressões de entrada e saída.
2. TEORIA
Para escoamento estacionário através de um volume de controle da Figura 1, desprezando transferências de calor e trabalho, e variações de energia cinética e potencial, temos: h1 = h2 .

Para um gás perfeito isto significa que T1 = T2 . Para um gás real T1 ≠ T2 , salvo em certas faixas de temperatura e pressão. A variação de temperatura (T1 − T2 ) em relação à variação de pressão se chama o efeito integral Joule-Thomson para grandes diferencias de pressão, e coeficiente Joule-Thomson (µ) para variações tendendo a zero.  ∂T 
T − T2 µ =   = lim 1
(para h 1 = h 2 )
 ∂p 
  h p 2 → p1 p1 − p 2
 ∂T  ∆T T1 − T2 (T2 − T1 ) µJ =   ≅
=
=
 ∂p  ∆p p1 − p 2 (p 2 − p1 )

Logo podemos dizer que:
T1 > T2 → Significa que o resfriamento a diferença, T 2 – T 1 é (-). De modo que

µ J é (+).

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Termodinâmica

T1 < T2 → Significa que o resfriamento a diferença, T 2 – T 1 é (+). De modo que

µ J é (-).

A Figura 2 mostra o diagrama de p-T, com a curva de entalpia constante.

Figura 2- Gráfica para o efeito Joule-Thomson
A primeira lei da termodinâmica para o volume de controle da Figura 1, em regime permanente, é dada por:


 d E vc

v2 v2 
 
 
Q VC + ∑ m e  h e + e + g Z e  =
+ ∑ m s  h s + s + g Z s  + w vc ( eixo )
 

dt
2
2





ou q vc + h e +

2 ve v2
+ g Z e = h s + s + g Z s + w vc ( eixo )
2
2

Como q vc = 0 e w vc eixo = 0, temos: he +

2 ve v2
= hs + s
2
2

Considerando que ve = vs , tem-se:
∴h e = h s

(1)

Sabe-se que, h = h(T) apenas, para gás perfeito. Portanto, deveria ser T 1 = T 2 , mas isto não acontece na prática.

3. BANCO DE ENSAIO (ESQUEMA DO ENSAIO)
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Termodinâmica

O teste será no banco de ensaio mostrado na