A Ciência dos estados da matéria
5 May, 2023
Para entender o funcionamento do ar comprimido, uma introdução básica à física é útil, incluindo os quatro estados da matéria.
Medição de pressão, temperatura e capacidade térmica
Depois de aprender sobre os fundamentos da física aqui, você pode querer saber mais sobre as unidades físicas usadas para medir diferentes aspectos do assunto. Isso pode ser muito útil ao lidar com ar comprimido. Neste artigo, vamos explicar os conceitos básicos da medição de pressão, temperatura e capacidade térmica.
O que é pressão e como podemos medi-la?
A força sobre uma área de um centímetro quadrado de uma coluna de ar, que vai do nível do mar até o final da atmosfera, é de cerca de 10,13 N. Portanto, a pressão atmosférica absoluta no nível do mar é de aprox. 10,13 x 104 N por metro quadrado, que é igual a 10,13 x 104 Pa (Pascal, a unidade SI para pressão). Expressa em outra unidade frequentemente usada: 1 bar = 1 x 105 Pa. Quanto mais alto você estiver acima (ou abaixo) do nível do mar, menor (ou maior) a pressão atmosférica.
Como podemos medir a temperatura?
A temperatura de um gás é mais difícil de definir claramente. A temperatura é uma medida da energia cinética nas moléculas. As moléculas se movem mais rapidamente quanto maior a temperatura, e o movimento cessa completamente a uma temperatura de zero absoluto. A escala de Kelvin (K) é baseada nesse fenômeno, mas, por outro lado, é graduada da mesma maneira que a escala de graus centígrados ou Celsius (C):T = t + 273,2T = temperatura absoluta (K)t = temperatura em graus centígrados °C
Como é medida a capacidade de calor?
O calor é uma forma de energia, representada pela energia cinética das moléculas desordenadas de uma substância. A capacidade térmica (também chamada de capacidade de calor) de um objeto refere-se à quantidade de calor necessária para produzir uma unidade de variação de temperatura (1K) e é expressa em J/K. O calor específico, ou a capacidade térmica específica, de uma substância é mais comumente usado e refere-se à quantidade de calor necessária para produzir uma unidade de variação de temperatura (1K) em uma unidade de massa de substância (1 kg). cp = calor específico a uma pressão constante cV = calor específico a um volume constante Cp = calor específico molar a uma pressão constante CV = calor específico molar a um volume constante O calor específico a uma pressão constante é sempre maior que o calor específico a um volume constante. O calor específico para uma substância não é uma constante, mas sobe, em geral, à medida que a temperatura aumenta. Para fins práticos, um valor médio pode ser usado. Para líquidos e substâncias sólidas cp ≈ cV ≈ c. Para aquecer um fluxo de massa (m) da temperatura t1 para t2, será necessário: P = m x c x (T2 -T1) P = potência térmica (W) m = fluxo de massa (kg/s) c = calor específico (J/kg x K) T = temperatura (K)
A explicação de por que cp é maior que cV é o trabalho de expansão que o gás a uma pressão constante deve realizar. A razão entre cp e cV é chamada de expoente isentrópico ou expoente adiabático, К, e é uma função do número de átomos nas moléculas da substância.
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