Mecânica dos Fluidos - Equação de Clapeyron - Parte 1 ... o que é?

1. Introdução

A Equação de Clapeyron, também conhecida como Equação dos Gases Ideais ou Gases Perfeitos relaciona, segundo o estudo da Termodinâmica, as grandezas: Pressão (Pa), Volume (m³), Número de mols (mol), Constante universal dos gases perfeitos ( Pa . m³ / mol . K) e Temperatura (K). Segue abaixo a expressão proposta por Clapeyron:

Para entender essa expressão, será necessário compreender algumas condições de ensaio feitas e registradas em obras de referência, como: Equação Geral dos Gases e também as relações existentes nas demais Leis físico-químicas proposta pelos seguintes pesquisadores:

Lei de Boyle

"Considerando um sistema fechado e temperatura constante, a pressão absoluta é inversamente proporcional ao volume ocupado pelo gás".

Trata-se de uma parábola.

Nota: Esta condição é aceita quando a T = constante.

Lei de Charles

Considerando um sistema isobárico - cuja pressão é constante - temos uma relação entre volume x temperatura, na qual o volume de uma certa quantidade de gás é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta. Trata-se de uma equação da reta.

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Assim, podemos comparar as duas Leis: Boyle e Charles e observar o comportamento do gás nos dois casos, conforme retratado abaixo.

Nota: Esta condição é aceita quando a P = constante.

Lei de Gay-Lussac

Conhecida também como Lei Volumétrica dos Gases, esta Lei segue a condição normal de temperatura e pressão, e com isto os gases seguem uma proporcionalidade de seu volume em função das duas primeiras grandezas.

Na figura 5, temos a proporcionalidade entre volume e temperatura considerando a pressão constante.

Na figura 6 temos três casos de pressão e o comportamento gráfico do gás. Neste caso, é importante observar que quando a pressão aumenta o volume decai, mostrando-se inversamente proporcional.