título do resumo - Anais Unicentro

UTILIZAÇÃO DA CALORIMETRIA DE RELAXAÇÃO TÉRMICA PARA A
DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE ÓLEO DIESEL EM
FUNÇÃO DA TEMPERATURA
Elton Savi (CNPq/Balção), Antonio Medina Neto, Mauro Luciano Baesso
(Orientador) e-mail: [email protected].
Universidade Estadual de Maringá/Departamento de Física/Maringá, PR.
Ciências exatas
Palavras-chave: óleo diesel, calor específico, calorimetria de relaxação
térmica.
Resumo:
O objetivo desse trabalho foi utilizar a técnica calorimetria de relaxação
térmica para determinar os valores do calor específico de amostras de óleo
diesel em função da temperatura. As medidas foram realizadas no intervalo
entre 295 e 370 K, em amostras obtidas de petróleo extraído nas regiões de
areia do Canadá. Os resultados mostraram altas taxas de evaporação em
algumas amostras, e naquelas nas quais as medidas de calor específico
puderam ser realizadas, houve mudanças no comportamento desse
parâmetro em determinadas regiões de temperatura. Essas informações são
relevantes em termos da escolha do processo de obtenção das amostras e
da maior eficiência desses óleos nos motores.
Introdução
O calor específico (cp) de combustíveis é uma quantidade física importante
para a avaliação da eficiência de funcionamento dos motores. Por depender
do tamanho e do peso das estruturas moleculares das amostras, a medida
desse parâmetro pode auxiliar no processo de certificação de conformidade
dos produtos comercializados. Em especial, quando se pretende investigar a
melhor rota de processamento do petróleo, por ser uma quantidade física
que revela a capacidade de absorção de energia e o conseqüente aumento
de temperatura da amostra, o conhecimento dos valores do calor específico
pode contribuir no processo de escolha da melhor estratégia para se obter
as amostras.
A medida do calor específico de amostras de combustíveis em função da
temperatura é também importante porque seus valores podem informar o
grau de pureza das mesmas. A observação de regiões onde ocorrem
mudanças de tendência de cp(T) pode permitir avaliar se o processo de
produção precisa ser modificado.
Considerando que a calorimetria de relaxação térmica (CRT) permite
determinar o calor específico de amostras na fase líquida (1) o objetivo
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desse trabalho é empregar esse método para determinar o comportamento
de calor específico de amostras de óleo diesel em função da temperatura.
Materiais e métodos
As amostras foram preparadas no Canadá, no âmbito do convênio entre o
Grupo de Estudos dos Fenômenos Fototérmicos do Departamento de Física
da UEM e o Institute for Fuel Cell Innovation, de Vancouver. As amostras
foram obtidas de petróleo extraído das regiões de areia daquele país e o
processo de produção não pode ser descrito por razões de segredo
industrial. A tabela I mostra as amostras estudadas.
Tabela I
AMOSTRAS
081099 (326cp)
081100 (328cp)
081101 (323cp)
090186 (324cp)
090187 (327cp)
OBSERVAÇÕES
Essas amostras têm alta taxa de
evaporação já na temperatura
ambiente. Isto foi observado durante
a medida da massa, que reduzia de
forma continua. Como a medida dos
valores
do
cp
demanda
o
conhecimento da massa da amostra,
nesses caos não foi possível realizar
os experimentos.
Por serem mais viscosas, essas
amostras não apresentaram variação
de massa na temperatura ambiente
e, portanto, foram escolhidas para as
medidas de cp(T).
As medidas de calor específico com a calorimetria de relaxação térmica
foram realizadas em um calorímetro construído em nosso laboratório (1). As
amostras foram encapsuladas em panelas de alumínio conforme
procedimento padrão adotado na calorimetria diferencial convencional. Em
seguida são posicionadas no reservatório térmico que foi montado de modo
que a temperatura pudesse ser variada durante as medidas. O processo de
excitação para a coleta dos dados foi realizado com um laser de diodo com
potência da ordem de 3 mW. Maiores informações do o processo de medida
podem ser obtidas na referência (1).
Resultados e Discussão
As Figuras 1 e 2 mostram o comportamento do calor específico em função
da temperatura das amostras 324 e 327. Em razão da perda de massa com
o aquecimento, que não foi possível de ser quantificada, representamos nos
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eixos das abscissas os valores do calor específico multiplicado por uma
constante dependente da temperatura, ou seja, Cte (T). Essa constante
descreve a variação de cp(T) causada pela perda de massa durante o
processo de aquecimento.
Calor específico x Cte(T) (j/gk)
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
300
315
330
345
360
375
Temperatura (k)
Figura 1: Calor específico x cp(T) em função da temperatura da amostra de óleo
diesel, denominada de 324.
Calor específico x Cte( Τ ) ( J/gk )
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
Amostra 327
0,4
0,2
0,0
300
310
320
330
340
350
360
370
Temperatura (k)
Figura 2: Calor específico x cp(T) em função da temperatura da amostra de óleo
diesel, denominada de 327.
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O comportamento do decréscimo dos valores medidos para a amostra
324 embora apresente variações na região acima de 310 K, é mais linear do
que o da amostra 327, sugerindo que pode haver mudança de fase nessa
região de temperatura. Isto sugere a necessidade de novas medidas com
técnicas como FTIR para se avaliar se houve modificação da estrutura
molecular devida ao processo de aquecimento.
Conclusões
Nesse trabalho a calorimetria de relaxação térmica foi empregada para a
determinação do calor específico de amostras de óleo diesel. Os resultados
foram determinados na região de temperatura entre 295 e 370 K, e sugerem
ter havido mudança estrutural das amostras. Embora dependa da correção
do valor massa em razão da evaporação durante o aquecimento, essa
técnica pode ser útil na avaliação dessa quantidade física tão importante no
processo de caracterização de combustíveis.
Agradecimentos
Agradecemos à UEM e ao CNPq pelo apoio financeiro concedido.
Referências
1. BARBOSA, J. M. Determinação do calor latente utilizando um calorímetro de
relaxação térmica. Trabalho de graduação defendido no Departamento de Física da
UEM, Vol.1, 2005.
Anais do XIX EAIC – 28 a 30 de outubro de 2010, UNICENTRO, Guarapuava –PR.