O que é massa e peso. Os termos massa e peso são quantidades físicas e geralmente são confundidos entre si, mas é importante distinguir entre eles. Engenharia Térmica
Massa e Peso
Uma das forças mais familiares é o peso de um corpo, que é a força gravitacional que a Terra exerce sobre o corpo. Em geral, a gravitação é um fenômeno natural pelo qual todas as coisas com massa são trazidas uma para a outra. Os termos massa e peso são frequentemente confundidos entre si, mas é importante distinguir entre eles . É absolutamente essencial entender claramente as distinções entre essas duas quantidades físicas.
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A linha pseudocrítica consiste em pontos pseudocríticos, que são pontos a uma pressão acima da pressão crítica e a uma temperatura (Tpc> Tcr).
Fluido Supercrítico – Água Supercrítica
Linha pseudocrítica – pontos pseudocríticos . A linha pseudocrítica consiste em pontos pseudocríticos, que são pontos a uma pressão acima da pressão crítica e a uma temperatura (T pc > T cr ) correspondente ao valor máximo do calor específico a essa pressão específica.
Em pressões acima da pressão crítica, as propriedades da água no reator mudam gradualmente e continuamente daquelas que normalmente associamos a um líquido (alta densidade, pequena compressibilidade) para as de um gás (baixa densidade, grande compressibilidade) sem uma mudança de fase . Não há mudança na fase da água no núcleo. Por outro lado, propriedades físicas como densidade, calor específico e entalpia específica sofrem alterações significativas, principalmente na faixa de temperatura da região pseudocrítica (para 25 MPa entre 372 ° C e 392 ° C). Por exemplo, em um reator de água supercrítico típico:
a densidade da água supercrítica na entrada e na saída é de cerca de 777 kg / m 3 (por 25MPa e 280 ° C) e 90 kg / m 3 (por 25MPa e 500 ° C),
a entalpia específica da água supercrítica na entrada e na saída é de cerca de 1230 kJ / kg (para 25MPa e 280 ° C) e 3165 kJ / kg (para 25MPa e 500 ° C)
As figuras a seguir mostram o comportamento das propriedades termofísicas da água perto dos pontos críticos (22,1MPa) e pseudocrítico (25MPa). Perto do ponto crítico, essas mudanças de propriedade são dramáticas. Nas proximidades do ponto pseudocrítico de 25 MPa, essas alterações de propriedade tornam-se menos significativas. Em 25 MPa, as mudanças mais significativas nas propriedades ocorrem dentro de ± 25 ° C em torno do ponto pseudocrítico (389,4 ° C), essa região é conhecida como região pseudocrítica. Por conveniência, abaixo do ponto pseudocrítico, as propriedades do fluido são consideradas como apresentando comportamento semelhante ao líquido e, acima do ponto pseudocrítico, são consideradas como apresentando comportamento semelhante ao gás .
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Propriedades da água supercrítica. A pressões acima da pressão crítica, as propriedades da água no reator mudam gradualmente e continuamente. Engenharia Térmica
Propriedades da água supercrítica
Um fluido supercrítico é um fluido que está sob pressões mais altas que seus valores críticos termodinâmicos . Nas pressões críticas e supercríticas, um fluido é considerado uma substância monofásica, apesar de todas as propriedades termofísicas sofrerem alterações significativas nas regiões críticas e pseudocríticas .
Em pressões acima da pressão crítica, as propriedades da água no reator mudam gradualmente e continuamente daquelas que normalmente associamos a um líquido (alta densidade, pequena compressibilidade) para as de um gás (baixa densidade, grande compressibilidade) sem uma mudança de fase . Não há mudança na fase da água no núcleo. Por outro lado, propriedades físicas como densidade, calor específico e entalpia específica sofrem alterações significativas, principalmente na faixa de temperatura da região pseudocrítica (para 25 MPa entre 372 ° C e 392 ° C). Por exemplo, em um reator de água supercrítico típico :
a densidade da água supercrítica na entrada e na saída é de cerca de 777 kg / m 3 (por 25MPa e 280 ° C) e 90 kg / m 3 (por 25MPa e 500 ° C),
a entalpia específica da água supercrítica na entrada e na saída é de cerca de 1230 kJ / kg (para 25MPa e 280 ° C) e 3165 kJ / kg (para 25MPa e 500 ° C)
As figuras a seguir mostram o comportamento das propriedades termofísicas da água perto dos pontos críticos (22,1MPa) e pseudocrítico (25MPa). Perto do ponto crítico, essas mudanças de propriedade são dramáticas. Nas proximidades do ponto pseudocrítico de 25 MPa, essas alterações de propriedade tornam-se menos significativas. Em 25 MPa, as mudanças mais significativas nas propriedades ocorrem dentro de ± 25 ° C em torno do ponto pseudocrítico (389,4 ° C), essa região é conhecida como região pseudocrítica. Por conveniência, abaixo do ponto pseudocrítico, as propriedades do fluido são consideradas como apresentando comportamento semelhante ao líquido e, acima do ponto pseudocrítico, são consideradas como apresentando comportamento semelhante ao gás .
Propriedades típicas do líquido de arrefecimento no SCWR.
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Fluido Supercrítico – Água Supercrítica. Um fluido supercrítico é um fluido monofásico que está a pressões mais altas que seus valores críticos termodinâmicos. Engenharia Térmica
Fluido Supercrítico – Água Supercrítica
Diagrama de fases da água.
Fonte: wikipedia.org CC BY-SA
A classificação do vapor em molhado , seco e superaquecido tem sua limitação. Considere o comportamento do sistema que é aquecido à pressão, que é maior que a pressão crítica . Nesse caso, não haveria alteração na fase do líquido para o vapor. Em todos os estados, haveria apenas uma fase . A vaporização e a condensação podem ocorrer apenas quando a pressão é menor que a pressão crítica. Os termos líquido e vapor tendem a perder seu significado.
Na pressão, que é maior que a pressão crítica, a água está em um estado especial, conhecido como estado de fluido supercrítico . Um fluido supercrítico é um fluido que está sob pressões mais altas que seus valores críticos termodinâmicos. Nas pressões críticas e supercríticas, um fluido é considerado uma substância monofásica, apesar de todas as propriedades termofísicas sofrerem alterações significativas nas regiões críticas e pseudocríticas.
Um fluido supercrítico é um fluido que está sob pressões mais altas que seus valores críticos termodinâmicos . Nas pressões críticas e supercríticas, um fluido é considerado uma substância monofásica, apesar de todas as propriedades termofísicas sofrerem alterações significativas nas regiões críticas e pseudocríticas .
Em pressões acima da pressão crítica, as propriedades da água no reator mudam gradualmente e continuamente daquelas que normalmente associamos a um líquido (alta densidade, pequena compressibilidade) para as de um gás (baixa densidade, grande compressibilidade) sem uma mudança de fase . Não há mudança na fase da água no núcleo. Por outro lado, propriedades físicas como densidade, calor específico, entalpia específica sofrem alterações significativas, principalmente na faixa de temperatura da região pseudocrítica (para 25 MPa entre 372 ° C e 392 ° C). Por exemplo, em um reator de água supercrítico típico:
a densidade da água supercrítica na entrada e na saída é de cerca de 777 kg / m 3 (por 25MPa e 280 ° C) e 90 kg / m 3 (por 25MPa e 500 ° C),
a entalpia específica da água supercrítica na entrada e na saída é de cerca de 1230 kJ / kg (para 25MPa e 280 ° C) e 3165 kJ / kg (para 25MPa e 500 ° C)
As figuras a seguir mostram o comportamento das propriedades termofísicas da água perto dos pontos críticos (22,1MPa) e pseudocrítico (25MPa). Perto do ponto crítico, essas mudanças de propriedade são dramáticas. Nas proximidades do ponto pseudocrítico de 25 MPa, essas alterações de propriedade tornam-se menos significativas. A 25 MPa, as mudanças mais significativas nas propriedades ocorrem dentro de ± 25 ° C em torno do ponto pseudocrítico (389,4 ° C), essa região é conhecida como região pseudocrítica. Por conveniência, abaixo do ponto pseudocrítico, as propriedades do fluido são consideradas como apresentando comportamento semelhante ao líquido e, acima do ponto pseudocrítico, são consideradas como apresentando comportamento semelhante ao gás .
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Características dos SCWRs. Os SCWRs operam a pressões acima da pressão crítica, as propriedades da água no reator mudam gradualmente e continuamente. Engenharia Térmica
Características dos SCWRs
Os SCWRs operam a pressões acima da pressão crítica, as propriedades da água no reator mudam gradualmente e continuamente daquelas que normalmente associamos a um líquido (alta densidade, pequena compressibilidade) e às de um gás (baixa densidade, grande compressibilidade) sem uma mudança de fase . Não há mudança na fase da água no núcleo. Por outro lado, propriedades físicas como densidade, calor específico e entalpia específica sofrem alterações significativas, principalmente na faixa de temperatura da região pseudocrítica (para 25 MPa entre 372 ° C e 392 ° C). Por exemplo,
a densidade da água supercrítica na entrada e na saída é de cerca de 777 kg / m 3 (por 25MPa e 280 ° C) e 90 kg / m 3 (por 25MPa e 500 ° C),
a entalpia específica da água supercrítica na entrada e na saída é de cerca de 1230 kJ / kg (para 25MPa e 280 ° C) e 3165 kJ / kg (para 25MPa e 500 ° C)
Do ponto de vista neutrônico, a densidade da água é o fator mais importante. Há uma mudança significativa no espectro de nêutrons , que muda com a coordenada axial do núcleo. É causada pela maior moderação em locais com maior densidade. Por esse motivo, um cálculo acoplado de nêutrons – hidráulica térmica é inevitável para obter a distribuição do fluxo de nêutrons no núcleo. Em cada reator nuclear , há uma proporcionalidade direta entre o fluxo de nêutronse a energia térmica do reator .
Como o refrigerante (moderador) sofre uma mudança significativa na densidade, o SCWR também pode ser projetado como um reator rápido de nêutrons. Essa propriedade depende de determinado projeto do reator.
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Pressões típicas em engenharia e poucos exemplos estão resumidos aqui. Para a maioria dos problemas de engenharia, o pascal (Pa) é uma unidade relativamente pequena, portanto, kPa e MPa são usados. Engenharia Térmica
Pressões típicas em engenharia – Exemplos
O pascal (Pa) como uma unidade de medida de pressão é amplamente utilizado em todo o mundo e substituiu amplamente a unidade de libras por polegada quadrada (psi) , exceto em alguns países que ainda usam o sistema de medição imperial, incluindo os Estados Unidos. Para a maioria dos problemas de engenharia, o pascal (Pa) é uma unidade relativamente pequena, portanto, é conveniente trabalhar com múltiplos do pascal: o kPa, o MPa ou a barra. A lista a seguir resume alguns exemplos:
Normalmente, a maioria das usinas nucleares opera turbinas a vapor de condensação de vários estágios . Essas turbinas descarregam vapor a uma pressão bem abaixo da atmosférica (por exemplo, 0,08 bar ou 8 kPa ou 1,16 psia) e em um estado parcialmente condensado. Em unidades relativas, é uma pressão manométrica negativa de cerca de – 0,92 bar, – 92 kPa ou – 13,54 psig.
A pressão atmosférica padrão aproxima-se da pressão média ao nível do mar na latitude de 45 ° N. A pressão atmosférica padrão é definida ao nível do mar a 273 o K (0 o C) e é:
101325 Pa
1.01325 bar
14.696 psi
760 mmHg
760 torr
A sobrepressão de pneus de carro é de cerca de 2,5 bar, 0,25 MPa ou 36 psig.
Caldeira de tubos de incêndio para locomotivas a vapor: 150–250 psig
Um estágio de alta pressão da turbina a vapor de condensação na usina nuclear opera em estado estacionário com condições de entrada de 6 MPa (60 bar ou 870 psig), t = 275,6 ° C, x = 1
Um reator de água fervente é resfriado e moderado por água como um PWR, mas a uma pressão mais baixa (por exemplo, 7MPa, 70 bar ou 1015 psig), que permite que a água ferva dentro do vaso de pressão produzindo o vapor que aciona as turbinas.
Os reatores de água pressurizada são resfriados e moderados por água líquida de alta pressão (por exemplo, 16MPa, 160 bar ou 2320 psig). A essa pressão, a água ferve a aproximadamente 350 ° C (662 ° F), o que fornece margem de sub-resfriamento de cerca de 25 ° C.
Injeção direta de combustível em trilho comum: em motores a diesel, ele possui um trilho de combustível de alta pressão (acima de 1 000 bar ou 100 MPa ou 14500 psi).
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Lei dos gases ideais (pV = nRT – Equação do Gás Ideal). De acordo com a lei ideal dos gases, a pressão varia linearmente com a temperatura e a quantidade e inversamente com o volume. Engenharia Térmica
Modelo de gás ideal
O modelo de gás ideal é usado para prever o comportamento dos gases e é um dos modelos de substâncias mais úteis e mais usados já desenvolvidos. Descobri que, se confinarmos amostras de 1 mol de vários gases em volume idêntico e mantivermos os gases na mesma temperatura , suas pressões medidas serão quase as mesmas . Além disso, quando confinamos gases em densidades mais baixas, as diferenças tendem a desaparecer. Verificou-se que esses gases tendem a obedecer à seguinte relação, conhecida como lei dos gases ideais :
R é a constante de gás ideal, ou universal,igual ao produto da constante de Boltzmann e da constante de Avogadro. O poder da lei do gás ideal está em sua simplicidade. Quando quaisquer duas das variáveis termodinâmicas , p, ve T são dadas, a terceira pode ser facilmente encontrada.
O modelo de gás ideal é baseado nas seguintes suposições:
A pressão, o volume e a temperatura de um gás ideal obedecem à lei do gás ideal .
A energia interna específica é apenas uma função da temperatura: u = u (T)
A massa molar de um gás ideal é idêntica à massa molar da substância real
Os aquecimentos específicos – c p e c v – são independentes da temperatura, o que significa que são constantes.
Do ponto de vista microscópico, é baseado nas seguintes premissas:
As moléculas do gás são pequenas esferas duras .
As únicas forças entre as moléculas de gás são aquelas que determinam as colisões pontuais .
Todas as colisões são elásticas e todo movimento é sem atrito .
A distância média entre as moléculas é muito maior que o tamanho das moléculas.
As moléculas estão se movendo em direções aleatórias.
Não há outra força atraente ou repulsiva entre essas moléculas.
O que é um gás ideal
Um gás ideal é definido como aquele em que todas as colisões entre átomos ou moléculas são perfeitamente elásticas e nas quais não há forças de atração intermoleculares . Um gás ideal pode ser visualizado como uma coleção de esferas perfeitamente duras que colidem, mas que de outra forma não interagem umas com as outras. Na realidade, nenhum gás real é como um gás ideal e, portanto, nenhum gás real segue completamente a lei ou a equação do gás ideal . Em temperaturas próximas ao ponto de ebulição de gases , aumenta a pressãofará com que ocorra condensação e diminuições drásticas de volume. Em pressões muito altas, as forças intermoleculares de um gás são significativas. No entanto, a maioria dos gases está de acordo aproximado a pressões e temperaturas acima do seu ponto de ebulição. A lei do gás ideal é utilizada por engenheiros que trabalham com gases, porque é simples de usar e aproxima o comportamento real do gás.
Para qualquer gás cuja equação de estado seja dada exatamente por pV = nRT(ou pv = RT ), a energia interna específicadepende apenas da temperatura. Essa regra foi encontrada originalmente em 1843 pelo físico inglês James Prescott Joule experimentalmente para gases reais e é conhecida como segunda lei de Joule :
A energia interna de uma massa fixa de um gás ideal depende apenas de sua temperatura (não pressão ou volume).
A entalpia específica de um gás descrita por pV = nRT também depende apenas da temperatura. Observe que a entalpia é a quantidade termodinâmica equivalente ao conteúdo total de calor de um sistema. É igual à energia interna do sistema mais o produto de pressão e volume. Em variáveis intensivas, a segunda lei de Joule é dada por h = h (T) = u (T) + pv = u (T) + RT.
Essas três equações constituem o modelo de gás ideal, resumido da seguinte forma:
pv = RT
u = u (T)
h = h (T) = u (T) + RT
Lei do gás ideal
Qualquer equação que relacione a pressão, a temperatura e o volume específico de uma substância é chamada de equação de estado . A equação de estado mais simples e mais conhecida para substâncias na fase gasosa é a equação de estado do gás ideal . Foi declarado pela primeira vez por Émile Clapeyron em 1834 como uma combinação da lei empírica de Boyle, da lei de Charles e da lei de Avogadro. Esta equação prevê o comportamento pvT de um gás com bastante precisão para gases diluídos ou de baixa pressão. Num gás ideal, as moléculas não têm volume e não interagem. De acordo com a lei ideal dos gases, a pressão varia linearmente com a temperatura e a quantidade e inversamente com o volume .
pV = nRT
Onde:
p é a pressão absoluta do gás
n é a quantidade de substância
T é a temperatura absoluta
V é o volume
R é a constante de gás ideal, ou universal,igual ao produto da constante de Boltzmann e da constante de Avogadro,
Nesta equação, o símbolo R é uma constante chamada constante universal de gás que tem o mesmo valor para todos os gases – ou seja, R = 8,31 J / mol K.
O poder da lei do gás ideal está em sua simplicidade . Quando quaisquer duas das variáveis termodinâmicas, p, ve T são dadas , a terceira pode ser facilmente encontrada . Muitas condições físicas dos gases calculadas pelos engenheiros se enquadram na descrição acima. Talvez o uso mais comum do comportamento do gás estudado pelos engenheiros seja o processo de compressão e expansão usando aproximações ideais de gás.
Leis do gás
Em geral, as leis dos gases são as primeiras equações de estado , que correlacionam densidades de gases e líquidos a temperaturas e pressões. As leis de gás foram completamente desenvolvidas no final do século XVIII. Essas leis ou declarações precederam a lei do gás ideal , pois individualmente essas leis são consideradas casos especiais da equação do gás ideal, com uma ou mais variáveis mantidas constantes. Como eles foram quase completamente substituídos pela equação ideal dos gases, não é comum os alunos aprenderem essas leis em detalhes. A equação do gás ideal foi declarada pela primeira vez por Émile Clapeyron em 1834 como uma combinação dessas leis:
Exemplo: Lei do gás ideal – Compressão de gás dentro de um pressurizador
Um pressurizador é um componente essencial dos PWRs.
A pressão no circuito primário dos PWRs é mantida por um pressurizador , um vaso separado que é conectado ao circuito primário (perna quente) e parcialmente preenchido com água que é aquecida até a temperatura de saturação (ponto de ebulição) para a pressão desejada por energia elétrica submersa. aquecedores . Durante o aquecimento da planta, o pressurizador pode ser preenchido com nitrogênio, em vez de vapor saturado .
Suponha que um pressurizador contenha 12 m 3 de nitrogênio a 20 ° C e 15 bar . A temperatura é aumentada para 35 ° C e o volume é reduzido para 8,5 m 3 . Qual é a pressão final do gás dentro do pressurizador? Suponha que o gás seja ideal.
Solução:
Como o gás é ideal, podemos usar a lei do gás ideal para relacionar seus parâmetros, tanto no estado inicial ie no estado final f . Portanto:
p init V init = nRT init
e
p final V final = nRT final
Dividindo a segunda equação pela primeira e resolvendo para p f , obtemos:
p definitiva = p Init T definitiva V Init / T o init V definitiva
Observe que não podemos converter unidades de volume e pressão em unidades básicas de SI, porque elas se cancelam. Por outro lado, temos que usar Kelvins em vez de graus Celsius. Portanto, T init = 293 K e T final = 308 K.
A seguir, a pressão resultante no estado final será:
p final= (15 bar) x (308 K) x (12 m 3 ) / (293 K) x (8,5 m 3 ) = 22 bar
Validade da lei do gás ideal
Como o gás ideal é definido como aquele em que todas as colisões entre átomos ou moléculas são perfeitamente elásticas e nas quais não há forças de atração intermoleculares, não existe na natureza algo como um gás verdadeiramente ideal. Por outro lado, todos os gases reais se aproximam do estado ideal a baixas pressões (densidades) . A baixas pressões, as moléculas estão suficientemente afastadas para não interagirem umas com as outras.
Em outras palavras, a Lei do Gás Ideal é precisa apenas em pressões relativamente baixas (em relação à pressão crítica p cr ) e em altas temperaturas (em relação à temperatura crítica T cr ). Nesses parâmetros, o fator de compressibilidade, Z = pv / RT , é de aproximadamente 1 . O fator de compressibilidade é usado para explicar o desvio da situação ideal. Esse fator de correção depende da pressão e temperatura para cada gás considerado.
Energia interna de um gás ideal
A energia interna é o total de toda a energia associada ao movimento dos átomos ou moléculas no sistema. As formas microscópicas de energia incluem aquelas devidas à rotação , vibração , tradução e interações entre as moléculas de uma substância.
Gás Monatômico – Energia Interna
Para um gás ideal monatômico (como hélio, néon ou argônio), a única contribuição para a energia vem da energia cinética translacional . A energia cinética translacional média de um único átomo depende apenas da temperatura do gás e é dada pela equação:
K méd = 3/2 kT.
A energia interna de n moles de um gás monatômico ideal (um átomo por molécula) é igual à energia cinética média por molécula vezes o número total de moléculas, N:
E int = 3/2 NkT = 3/2 nRT
onde n é o número de moles. Cada direção (x, ye z) contribui (1/2) nRTpara a energia interna . É aqui que entra a idéia da equipartição de energia – qualquer outra contribuição para a energia também deve contribuir (1/2) nRT . Como pode ser visto, a energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura e do número de mols de gás.
Molécula Diatômica – Energia Interna
Se as moléculas de gás contêm mais de um átomo, existem três direções de translação e a energia cinética rotacional também contribui, mas apenas para rotações em torno de dois dos três eixos perpendiculares. As cinco contribuições para a energia (cinco graus de liberdade) fornecem:
Gás ideal diatômico:
E int = 5/2 NkT = 5/2 nRT
Esta é apenas uma aproximação e se aplica a temperaturas intermediárias. Em baixas temperaturas, apenas a energia cinética translacional contribui e, em temperaturas mais altas, duas contribuições adicionais (energia cinética e potencial) vêm da vibração. A energia interna será maior a uma determinada temperatura do que para um gás monatômico, mas ainda será uma função apenas da temperatura para um gás ideal.
A energia interna dos gases reais também depende principalmente da temperatura, mas, da mesma forma que a Lei do Gás Ideal , a energia interna dos gases reais também depende um pouco da pressão e do volume . Todos os gases reais se aproximam do estado ideal a baixas pressões (densidades). A baixas pressões, as moléculas estão suficientemente afastadas para não interagirem umas com as outras. A energia interna de líquidos e sólidos é bastante complicada, pois inclui energia potencial elétrica associada às forças (ou ligações químicas ) entre átomos e moléculas.
Calor específico a volume constante e pressão constante
O calor específico é uma propriedade relacionada à energia interna que é muito importante na termodinâmica. As propriedades intensivas c v e c p são definidas para substâncias compressíveis puras e simples como derivados parciais da energia interna u (T, v) e entalpia h (T, p) , respectivamente:
onde os subscritos v e p denotam as variáveis mantidas fixas durante a diferenciação. As propriedades c ve c p são referidos como calores específicos (ou capacidades de calor ), porque, sob determinadas condições especiais dizem respeito a mudança de temperatura de um sistema para a quantidade de energia adicionada pela transferência de calor. As suas unidades SI são J / kg K ou J / mol K . Dois aquecimentos específicos são definidos para gases, um para volume constante (c v ) e outro para pressão constante (c p ) .
De acordo com a primeira lei da termodinâmica , para processos de volume constante com um gás ideal monatômico, o calor molar específico será:
C v = 3 / 2R = 12,5 J / mol K
Porque
U = 3 / 2nRT
Pode-se derivar que o calor molar específico a pressão constante é:
C p = C v + R = 5 / 2R = 20,8 J / mol K
Este C p é maior do que o calor específico molar a volume constante C v , porque a energia deve agora ser fornecidos não só para aumentar a temperatura do gás, mas também para o gás de trabalho para fazer porque neste volume caso alterações.
Relação de Mayer – fórmula de Mayer
Julius Robert Mayer, químico e físico alemão, derivou uma relação entre o calor específico a pressão constante e o calor específico em volume constante para um gás ideal. Ele estudou o fato de que a capacidade térmica específica de um gás a pressão constante ( Cp ) é ligeiramente maior que a volume constante ( Cv ). Ele argumentou que esta C p é maior do que o calor específico molar a volume constante C v , porque a energia deve agora ser fornecidos não só para elevar a temperatura do gás, mas também para o gás para fazer o trabalho , porque neste volume caso mudanças. De acordo comNa relação de Mayer ou na fórmula de Mayer, a diferença entre essas duas capacidades de calor é igual à constante universal de gás, portanto o calor específico do molar a pressão constante é igual:
C p = C v + R
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Pressão negativa do manômetro – Pressão de vácuo. Quando a pressão atmosférica local é maior que a pressão no sistema, o termo pressão de vácuo é usado. Engenharia Térmica
O que é pressão
Pressão é uma medida da força exercida por unidade de área nos limites de uma substância. A unidade padrão de pressão no sistema SI é o Newton por metro quadrado ou pascal (Pa) . Matematicamente:
p = F / A
Onde
p é a pressão
F é a força normal
A é a área do limite
Pascal é definido como a força de 1N exercida na área da unidade.
1 Pascal = 1 N / m 2
No entanto, para a maioria dos problemas de engenharia, é uma unidade relativamente pequena, portanto, é conveniente trabalhar com múltiplos do pascal: o kPa , a barra e o MPa .
1 MPa 10 6 N / m 2
1 bar 10 5 N / m 2
1 kPa 10 3 N / m 2
Em geral, a pressão ou a força exercida por unidade de área nos limites de uma substância é causada pelas colisões das moléculas da substância com os limites do sistema. Quando as moléculas atingem as paredes, elas exercem forças que tentam empurrar as paredes para fora. As forças resultantes de todas essas colisões causam a pressão exercida por um sistema em seu entorno. A pressão como variável intensivaé constante em um sistema fechado. Realmente só é relevante em sistemas líquidos ou gasosos.
[snippet xyz-ihs = ”pressão”]
Pressão manométrica negativa – Pressão de vácuo
Pressão negativa do manômetro – Pressão de vácuo. Quando a pressão atmosférica local é maior que a pressão no sistema, o termo pressão de vácuo é usado. Um vácuo perfeito corresponderia à pressão zero absoluta. Certamente é possível ter uma pressão manométrica negativa, mas não é possível ter uma pressão absoluta negativa. Por exemplo, uma pressão absoluta de 80 kPa pode ser descrita como uma pressão manométrica de -21 kPa (ou seja, 21 kPa abaixo de uma pressão atmosférica de 101 kPa).
p vácuo = p absoluto; atm – p absoluto
Por exemplo, turbinas a vapor de condensação (em usinas nucleares ) descarregam o vapor a uma pressão bem abaixo da atmosférica (por exemplo, a 0,08 bar ou 8 kPa ou 1,16 psia) e em um estado parcialmente condensado. Em unidades relativas, é uma pressão manométrica negativa de cerca de – 0,92 bar, – 92 kPa ou – 13,54 psig.
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A pressão atmosférica padrão é definida ao nível do mar em 273K e é: 101325 Pa; 1,01325 bar; 14,696 psi; 760 mmHg; 760 torr
A pressão atmosférica padrão
Pressão atmosférica. Pressão atmosférica é a pressão no ar circundante na – ou “próximo” à – superfície da terra. A pressão atmosférica varia com a temperatura e a altitude acima do nível do mar. A pressão atmosférica padrão aproxima-se da pressão média ao nível do mar na latitude de 45 ° N. A pressão atmosférica padrão é definida ao nível do mar a 273 o K (0 o C) e é:
101325 Pa
1.01325 bar
14.696 psi
760 mmHg
760 torr
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Quando a pressão é medida em relação à pressão atmosférica (14,7 psi), é chamada pressão manométrica (psig). O termo pressão manométrica é aplicado quando a pressão é maior que a pressão atmosférica, patm. Engenharia Térmica
O que é pressão
Pressão é uma medida da força exercida por unidade de área nos limites de uma substância. A unidade padrão de pressão no sistema SI é o Newton por metro quadrado ou pascal (Pa) . Matematicamente:
p = F / A
Onde
p é a pressão
F é a força normal
A é a área do limite
Pascal é definido como a força de 1N exercida na área da unidade.
1 Pascal = 1 N / m 2
No entanto, para a maioria dos problemas de engenharia, é uma unidade relativamente pequena, portanto, é conveniente trabalhar com múltiplos do pascal: o kPa , a barra e o MPa .
1 MPa 10 6 N / m 2
1 bar 10 5 N / m 2
1 kPa 10 3 N / m 2
Em geral, a pressão ou a força exercida por unidade de área nos limites de uma substância é causada pelas colisões das moléculas da substância com os limites do sistema. Quando as moléculas atingem as paredes, elas exercem forças que tentam empurrar as paredes para fora. As forças resultantes de todas essas colisões causam a pressão exercida por um sistema em seu entorno. A pressão como variável intensivaé constante em um sistema fechado. Realmente só é relevante em sistemas líquidos ou gasosos.
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Pressão manométrica
A pressão como discutido acima é chamada pressão absoluta . Frequentemente, será importante distinguir entre pressão absoluta e pressão manométrica . Neste artigo, o termo pressão refere-se à pressão absoluta, a menos que seja explicitamente indicado o contrário. Porém, na engenharia, geralmente lidamos com pressões medidas por alguns dispositivos. Embora pressões absolutas devam ser usadas em relações termodinâmicas, os dispositivos de medição de pressão geralmente indicam a diferença entre a pressão absoluta em um sistema e a pressão absoluta da atmosfera existente fora do dispositivo de medição. Eles medem a pressão do manômetro .
Pressão absoluta. Quando a pressão é medida em relação a um vácuo perfeito, é chamada pressão absoluta (psia). Libras por polegada quadrada absoluta (psia) são usadas para deixar claro que a pressão é relativa ao vácuo e não à pressão atmosférica ambiente. Como a pressão atmosférica ao nível do mar é de cerca de 101,3 kPa (14,7 psi), isso será adicionado a qualquer leitura de pressão feita no ar ao nível do mar.
Pressão manométrica. Quando a pressão é medida em relação à pressão atmosférica (14,7 psi), é chamada pressão manométrica (psig). O termo pressão manométrica é aplicado quando a pressão no sistema é maior que a pressão atmosférica local, p atm . A última escala de pressão foi desenvolvida porque quase todos os manômetros registram zero quando abertos para a atmosfera. As pressões do manômetro são positivas se estiverem acima da pressão atmosférica e negativas se estiverem abaixo da pressão atmosférica.
p gauge = p absoluto – p absoluto; atm
Pressão atmosférica. Pressão atmosférica é a pressão no ar circundante na – ou “próximo” da – superfície da terra. A pressão atmosférica varia com a temperatura e a altitude acima do nível do mar. A pressão atmosférica padrão aproxima-se da pressão média ao nível do mar na latitude de 45 ° N. A pressão atmosférica padrão é definida ao nível do mar a 273 o K (0 o C) e é:
101325 Pa
1.01325 bar
14.696 psi
760 mmHg
760 torr
Pressão negativa do manômetro – Pressão de vácuo. Quando a pressão atmosférica local é maior que a pressão no sistema, o termo pressão de vácuo é usado. Um vácuo perfeito corresponderia à pressão zero absoluta. Certamente é possível ter uma pressão manométrica negativa, mas não é possível ter uma pressão absoluta negativa. Por exemplo, uma pressão absoluta de 80 kPa pode ser descrita como uma pressão manométrica de -21 kPa (ou seja, 21 kPa abaixo de uma pressão atmosférica de 101 kPa).
p vácuo = p absoluto; atm – p absoluto
Por exemplo, um pneu de carro bombeado até 2,5 atm (36,75 psig) acima da pressão atmosférica local (digamos 1 atm ou 14,7 psia localmente), terá uma pressão absoluta de 2,5 + 1 = 3,5 atm (36,75 + 14,7 = 51,45 psia ou 36,75 psig).
Por outro lado, as turbinas a vapor de condensação (em usinas nucleares ) descarregam o vapor a uma pressão bem abaixo da atmosférica (por exemplo, a 0,08 bar ou 8 kPa ou 1,16 psia) e em um estado parcialmente condensado. Em unidades relativas, é uma pressão manométrica negativa de cerca de – 0,92 bar, – 92 kPa ou – 13,54 psig.
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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.
