Você foi designado para avaliar algumas propriedades termodinâmicas do refrigerante 22 em condições de saturação e em uma condição de vapor superaquecido.
Descreva detalhadamente como poderia ser determinado experimentalmente o volume específico de uma substância líquida e de uma substância gasosa. Quais os instrumentos/equipamentos seriam necessários.
Descreva detalhadamente como poderia ser determinado experimentalmente o volume específico de uma substância líquida e de uma substância gasosa. Quais os instrumentos/equipamentos seriam necessários.
Passo 1
O enunciado pede para medir experimentalmente o volume específico
de um refrigerante (R-22) em duas fases: líquida saturada e vapor superaquecido. O volume específico é definido como a relação entre o volume ocupado e a massa da substância, isto é,
Para determinar
precisamos, em cada caso, medir com precisão o volume
e a massa
da amostra, controlando a temperatura e a pressão.
Passo 2
Medição do volume específico do líquido saturado
- Equipamentos necessários:
- Pycnômetro ou proveta volumétrica calibrada (para medir
), - Balança de precisão (resolução de pelo menos 0,01 g),
- Banho termostático ou banho de gelo/água (para manter a temperatura de saturação),
- Termômetro de resistência (PT100) ou termômetro de mercúrio (para verificar a temperatura).
- Pycnômetro ou proveta volumétrica calibrada (para medir
- Procedimento:
a) Calibre o pycnômetro: meça seu volume interno conhecidoenchendo-o com água destilada a e pesando.
b) Drene a água, seque-o e leve o pycnômetro vazio à temperatura de saturação do R-22 (usando o banho termostático). Pese-o e registre a massa.
c) Encha-o com o refrigerante líquido saturado, selando e evitando bolhas. Pese novamente para obter.
d) A massa de refrigerante ée o volume específico do líquido é
Passo 3
Medição do volume específico do vapor superaquecido
- Equipamentos necessários:
- Recipiente de volume conhecido
(cilindro rígido calibrado ou cilindro com pistão e escala graduada), - Transdutor de pressão (manômetro ou célula de carga para alta pressão),
- Termopar ou termômetro de resistência (para medir temperatura do vapor),
- Bomba ou compressor para injetar o refrigerante no cilindro,
- Balança para pesar cilindro antes e depois de carregar o refrigerante.
- Recipiente de volume conhecido
- Procedimento:
a) Pese o cilindro vazio e isolado para obter.
b) Adicione uma massa conhecida de refrigerante, selando o sistema, até atingir pressão de saturação.
c) Eleve a temperatura para a condição superaquecida desejada, monitorando pressão e temperatura até estabilizar.
d) Após estabilização, pese novamente o cilindro para obter. A massa de vapor é e) Como o volume do recipiente é conhecido e constante, o volume específico do vapor é
Resposta
Para o líquido saturado use um pycnômetro volumétrico, banho termostático, termômetro e balança de precisão; calcule
Para o vapor superaquecido use um cilindro de volume fixo (ou pistão graduado), bomba de carga, transdutor de pressão, termômetro e balança; calcule