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Capítulo 3 – Propriedades de uma Substância Pura

3.1 Introdução

A Termodinâmica é a ciência aplicada da ciência térmica da física. É o estudo básico para as seguintes aplicações da engenharia:

- máquinas térmicas a ar e vapor (motores, turbinas etc);
- psicrometria (propriedades de ar úmido).

Nessas aplicações encontramos processos que envolvem substâncias puras e misturas de substâncias que são denominados “fluidos de trabalho”.

Por substância pura entende-se aquela com composição química invariável, homogênea. Por exemplo: água (H2O), amônia (NH3) são substâncias puras. Ar (N2, O2, CO2,...), gasolina (vários compostos orgânicos) são uma mistura.

3.2 Mudanças de Fase

Esquentando-se água, sua temperatura aumenta, mas a uma determinada temperatura ela começa a ferver. A temperatura fica constante até que a última gota de água evapore. A temperatura da mudança de fase (estado), líquido a vapor, depende da pressão: maior a pressão, maior será esta temperatura também, e vice-versa.

O estado, em que a fase de líquido e a fase de vapor encontram-se juntas, chama-se estado de saturação, Vai ser falado em líquido saturado e vapor saturado, temperatura de saturação e pressão de saturação.

Conduzindo o vapor saturado do lugar de sua saturação e aquecendo-o, ele se comporta como um gás, a sua temperatura aumenta. Formamos assim o vapor superaquecido.

Resfriando o vapor superaquecido, a temperatura diminui e atingindo a temperatura de saturação, ele começa a se condensar.

Durante a evaporação ou condensação temperatura e pressão do vapor e do líquido são iguais, mas as outras propriedades térmicas são bem diferentes. O volume específico do vapor é muito maior que do líquido, energia interna, entalpia, e entropia são também maiores.

A tabela de vapor d´água mostra estas propriedades. Uma tabela de vapor d´água bem detalhada é apresentada no livro do Van Wylen.

Substâncias puras podem existir em mais de 1 fase (sólido, líquido,