Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Fisicas e Matematicas. Programa de pós-graduação em Física / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:26:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213615.pdf: 387753 bytes, checksum: 43376f0ce84e5fb30216864fba0b54a5 (MD5) / Neste trabalho foram estudadas as equações de estado (EOS) para três parametrizações do Modelo de Walecka Não Linear, sob duas diferentes condições. De início, apenas prótons e nêutrons foram considerados, e a fração de prótons foi fixada. Os resultados, obtidos a diferentes temperaturas, foram então comparados. Chegou-se à conclusão que os resultados variam mais em relação à escolha dos parâmetros do que com os valores de temperatura, dentro da faixa de valores considerada. Num segundo momento, foram incluídos os bárions do octeto e o sistema tomado em equilíbrio b. Neste caso, as EOS obtidas puderam ser testadas após integradas as equações de Tolman-Oppenheimer-Volkoff, comparando as propriedades de estrelas obtidas a partir destas aos resultados que seriam esperados. Devido a limitações de convergência das parametrizações NL3 e TM1, os valores de densidade de energia central mostraram-se menores que com a parametrização GL. Também foi feito um estudo do modelo sem as antipartículas, e os resultados desta restrição foram investigados. A conclusão do presente trabalho é que a parametrização GL constitui na única escolha para obterem-se EOS a densidades maiores que 6.5 r/r0. Além disso, as antipartículas não têm muito efeito nos resultados, considerando as três parametrizações acima, dentro da faixa de temperaturas usada.

Estudam-se os efeitos de flutuações nas propriedades críticas e tricríticas do modelo de Potts anisotrópico de três estados na presença de um campo externo, na teoria de campos contínuos. Partindo de uma extensão da teoria de transições de fase de Landau, introduzem-se transformações do grupo de renormalização, em primeira ordem em c =d c -d, para gerar relações de recorrência. Estas equações diferenciais são resolvidas em dois casos: (a) d c = 6, a dimensionalidade critica de teorias 4) 3 ; (b) d e =4, a dimensionalidade critica de teorias q) 4 (modelo XY). Em ambos os casos, obtêm-se razões não universais de temperaturas tt / cc de magnetizações mt / mce de campos externos do modelo XY nos pontos crítico e tricrítico do modelo de Potts. Tais resultados são aplicados ao estudo da transição de fase estrutural do SrTiO 3 sob a ação de uma pressão não diagonal p [1+6, 14-5, 1-2] levando a uma razão não 6 universal de -E t . Procuram-se formas de escala explícitas e universais para a susceptibilidade, a magnetização e a parte singular da energia livre obtendo-se na região crítica em d = 4 - e dimensões, obtendo-se um "crossover" do comportamento do modelo XY ao comportamento do modelo de Potts. Obtém-se que a razão entre a susceptibilidade calculada acima e abaixo do ponto crítico é uma quantidade universal.

A observação de objetos compactos com campos magnéticos superficiais da ordem de 1014 − 1015 G, denominados magnetares, tem chamado a atenção para os efeitos de campos magnéticos intensos na matéria nuclear e nas propriedades observacionais de estrelas compactas. No interior de magnetares, é esperado que os campos magnéticos sejam ainda mais intensos, podendo alcançar intensidades de até 1019 G. Nesse trabalho, estudamos os efeitos de campos magnéticos intensos nas equação de estado e estrutura de estrelas de nêutrons. Descrevemos a matéria nuclear dentro das estrelas em um novo formalismo relativístico de campo médio, que introduz forças de muitos corpos através de uma dependência dos campos escalares nas constantes de acoplamento da interação nuclear. Assumindo que a matéria encontra-se `a temperatura nula, eletricamente neutra e em equilíbrio beta, e populada pelo octeto babilônico, elétrons e múons, exploramos o espaço de parâmetros do modelo, de modo a descrever as propriedades da matéria nuclear na saturação, bem como estrelas de híperons massivas. Além disso, no contexto do assim chamado hyperon puzzle, investigamos o papel dos potenciais hiperônicos na relação massa-raio e na população dessas estrelas, através da solução das equações de Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV). A presença de campos magnéticos gera uma quantização de Landau nos níveis de energia das partículas carregadas e também uma anisotropia nas componentes do tensor energia momentum. Os efeitos do momento magnético anômalo das partículas nos níveis de energia de todas as partículas também são calculados, incluindo as não-carregadas, e mostramos que estes também aumentam a magnetização da matéria. Finalmente, introduzimos os campos magnéticos na estrutura das estrelas através da solução auto-consistente das equações de Einstein-Maxwell. Essas soluções nos permitem descrever modelos estelares axissimétricos estacionários, nos quais assumimos um campo magnético poloidal. Assim, consideramos a matéria sob a ação de um campo magnético estático que depende da densidade, alcançando intensidades da ordem de 1018 G no centro das estrelas. Concluímos que campos magnéticos têm efeitos significativos na sua população, mas apenas os efeitos do campo magnético na estrutura das estrelas possuem grande influências nas propriedades globais, como a massa máxima e a deformação desses objetos. / The observation of compact objects with surface magnetic fields as strong as 1014 − 1015 G, denominated magnetars, has drawn attention to the study of the effects of strong magnetic fields on nuclear matter and compact stars observational properties. In the interior of magnetars, the magnetic fields are expected to be even stronger, and might reach values up to 1019 G. In this work, we study the effects of strong magnetic fields on the equation of state and structure of neutron stars. We describe nuclear matter inside stars in a new relativistic mean field formalism that takes many-body forces into account, by means of a field dependence of the nuclear interaction coupling constants. Assuming that matter is at zero temperature, charge neutral, beta-equilibrated and populated by the baryonic octet, electrons and muons, we explore the parameters space of the model in order to describe the nuclear matter properties at saturation, as well as massive hyperon stars. Also, in the context of the so called hyperon puzzle, we investigate the role of hyperon potentials in the mass-radius relation and population of hyperon stars, by solving the Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) equations. The presence of the magnetic fields generates a Landau quantization on the energy levels of the charged particles and also an anisotropy in the components of the energymomentum tensor. We also calculate the effects of the anomalous magnetic moment of the particles on the energy levels of all particles, including the uncharged ones, and show that it increases the magnetization of the matter. Finally, we introduce the magnetic fields in the strutucture of stars by solving the Einstein-Maxwell equations self-consistently. These solutions lead to stationary and axisymmetric stellar models, in which a poloidal magnetic field is assumed. Hence, the matter is considered to be under a static density dependent magnetic field, reaching intensities of the order of 1018 G at the center of the stars. We conclude that magnetic fields affect significantly the particles population of the stars, but only the effects on the structure of stars have strong influence on the global properties, as maximum masses and deformation, of these objects.

O estudo do comportamento termodinâmico de polímeros, através da relação pressão-volume-temperatura (PvT), é essencial para analisar os processos físicos que ocorrem durante o seu processamento e para prever as propriedades finais dos produtos. Existem diversos estudos que comparam a precisão de várias equações de estado (EdE) na descrição do comportamento termodinâmico de polímeros. Segundo a literatura, as que usualmente apresentam os melhores resultados são as equações teóricas dos modelos de célula e de vazios, e as equações empíricas Tait e Hartmann- Haque (HH). Entretanto, não há trabalhos que avaliem a qualidade da estimação dos parâmetros e a sensibilidade da predição das propriedades termodinâmicas com relação aos parâmetros das equações. Além disso, há poucos estudos que contemplem a predição dos coeficientes de expansão térmica e de compressão. Com base nessas observações, o objetivo deste estudo foi apresentar uma análise mais detalhada das equações de estado Tait, HH, MCM (modelo de célula modificado) e SHT (teoria de vazios simplificada) na predição do comportamento PvT de polímeros, para os estados físicos fundido e sólido. As EdE foram analisadas com relação à: (i) qualidade na estimação dos parâmetros, (ii) sensibilidade das suas predições para cada um dos seus parâmetros, (iii) qualidade na predição do volume específico, e (iv) qualidade na predição do coeficiente de expansão térmica isobárica e da compressibilidade isotérmica. Os resultados apontaram que todas as equações de estado proporcionaram uma descrição satisfatória do comportamento PvT no estado fundido, com uma leve superioridade da EdE Tait. As EdE apresentaram baixos desvios padrão na estimação dos parâmetros, sensibilidade paramétrica adequada e predições plausíveis do volume específico, do coeficiente de expansão térmica e da compressibilidade isotérmica, com exceção da EdE Tait que apresentou uma predição do coeficiente de expansão térmica que não está de acordo com o esperado teoricamente. No estado sólido, a equação de estado Tait exibiu desempenho semelhante ao apresentado para o estado fundido na predição de dados PvT. A EdE HH apresentou resultados satisfatórios para os polímeros amorfos e dificuldade no ajuste da curva PvT de polímeros semicristalinos. / The study of the pressure-volume-temperature (PvT) behavior of polymers is essential to the analysis of the physical processes that occur during processing, and to predict the properties of the final products. In literature, there are several studies that compare the accuracy of various equations of state (EoS) in describing the PvT behavior of polymers, indicating that the best results are usually obtained with the theoretical equations of cell and hole models, and the Tait and Hartmann-Haque (HH) empirical equations. However, most of these studies do not provide information about the quality of the estimated parameters or the sensitivity of the prediction of thermodynamic properties to the parameters of the equations. Furthermore, there are few studies exploring the prediction of thermal expansion and compression coefficients. Based on these observations, the objective of this study is to deepen the analysis of Tait, HH, MCM (modified cell model) and SHT (simplified hole theory) equations of state in prediction the PvT behavior of polymers, for molten and solid states. In this sense, the EoS were analyzed with respect to: (i) quality in the estimation of its parameters, (ii) sensitivity of their predictions to each of its parameters, (iii) quality of the prediction of the specific volume, and (iv) quality in the prediction of isobaric thermal expansion coefficient and isothermal compressibility. The results showed that all equations of state provided an adequated description of the PvT behavior in the molten state, with light superiority of the Tait EoS. All equations presented low standard deviations in the estimation of parameters, adequate sensitivity of its parameters and plausible prediction of specific volume, thermal expansion, and isothermal compression coefficients, except Tait EoS that show a prediction of the dependence of the thermal expansion coefficient with the temperature that is not in agreement with the theoretical expectations. In the solid state, the Tait equation exhibited performance similar to the one obtained for the molten state. HH EoS showed a satisfactory result for amorphous polymers and a difficulty in fitting the PvT curve of semicrystalline polymers.

O conhecimento preciso das propriedades termodinâmicas de gases naturais e outras misturas formadas por componentes do gás natural é de grande importância para o projeto, a simulação e a otimização dos processos envolvendo essa matéria-prima. Processamento, transporte, armazenamento e liquefação de gás natural são exemplos de aplicações técnicas em que é necessário o cálculo das propriedades termodinâmicas de uma variedade de misturas dos componentes presentes de gás natural. Neste trabalho, foram realizados testes computacionais para avaliar a precisão do cálculo de propriedades termodinâmicas através da equação de estado GERG-2008 em relação aos dados experimentais de misturas envolvendo o gás natural (cálculo da pressão e massa específica). Estes resultados foram comparados com as da tradicional equação de estado de Peng-Robinson. A fim de verificar os resultados obtidos, foi feita uma análise qualitativa do número de raízes volumétricas da equação de estado GERG-2008. Por fim, foi realizado o estudo de alternativas de cálculo do equilíbrio líquido-vapor (ELV) através da GERG-2008, verificando qual método de resolução é o mais adequado para a aplicação da equação: igualdade das fugacidades ou minimização da energia de Gibbs. O método mais adequado foi determinado através da comparação dos valores das composições das fases, da fração de vapor e tempo computacional. A equação de estado GERG-2008 obteve menor desvio em relação aos dados experimentais, em termos do erro relativo percentual médio em comparação à equação de estado de Peng Robinson (utilizando a regra de mistura clássica de Lorentz Berthelot), tanto para o cálculo de pressão quanto da massa específica, para as fases líquida (homogênea e no estado saturado) e gasosa. A média do erro no cálculo da massa específica na fase gasosa foi de 0,2% para a equação GERG-2008 e de 2% para a equação de Peng-Robinson. Já para o estado de líquido saturado e fase líquida, a média do desvio foi de 0,1% para a equação GERG-2008 e 10% para a equação de Peng-Robinson. Com temperaturas acima de 200 K, a equação de estado GERG-2008 fornece apenas uma raiz volumétrica para pressão e temperaturas dadas, mas para temperaturas menores, em função da mistura, foi observado que a GERG-2008 pode apresentar até cinco raízes volumétricas, incluindo valores negativos de pressão. Finalmente, no cálculo de ELV foi verificado que o cálculo de flash pelo método de Rachford-Rice com a equação de estado GERG-2008 fornece melhores resultados do que a minimização da energia de Gibbs, sendo menos eficiente, porém, que a equação de estado de Peng-Robinson em relação ao tempo computacional. Isto ocorre, pois no cálculo do flash-RR com a equação de estado GERG-2008, há um laço interno no cálculo das massas específicas das fases, o que torna a resolução do flash mais lenta do que aquele com uma equação cúbica. / The precise knowledge of thermodynamic properties of natural gas and other mixtures formed by natural gas components are of great importance for the basic engineering and performance of technical processes. Processing, transporting, storage and liquefaction of natural gas are examples of technical applications that require thermodynamic properties of various mixtures of the components present in natural gas. In this work, the GERG-2008 equation of state was evaluated in terms of deviation in relation to the experimental data of natural gas mixtures and compared with the Peng Robinson equation of state (using the classical mixing rule Lorentz Berthelot). The number of volumetric roots of GERG-2008 equation of state was also qualitatively analyzed. Finally, study was conducted the vapor-liquid equilibrium (VLE) calculation determine which resolution method is the most appropriate with GERG-2008: equality of fugacities or minimization of the Gibbs energy. The comparison was done on the basis of the resulting compositions of the phases, the vapor fraction and computational time. The GERG-2008 equation of state obtained best results than the Peng Robinson equation of state with regard to mean relative error for pressure and density in both liquid (homogeneous and saturated state) and gas phases. The deviation of density in the gas phase was 0.2% for GERG-2008 and 2% for Peng Robinson equation of state. For the compressed and saturated liquid the deviation was 0.1% for GERG-2008 and 10% for Peng-Robinson equation. At temperatures above 200 K, GERG-2008 equation of state displays a single density root for given pressure and temperature, but at lower temperatures, depending on the mixture, up to five volumetric roots were observed, and even negative pressure values. Finally, for the VLE calculation with the GERG-2008, it was verified that the Rachford-Rice flash formulation gives better results than minimum Gibbs energy approach. However, the flash-RR calculation of Peng Robinson equation of state obtained better efficiency with respect to computational time, since the calculation of the flash-RR with GERG-2008, relies on an inner loop for the calculation of the phase densities, what makes the resolution of the flash-RR slower.

Estudam-se os efeitos de flutuações nas propriedades críticas e tricríticas do modelo de Potts anisotrópico de três estados na presença de um campo externo, na teoria de campos contínuos. Partindo de uma extensão da teoria de transições de fase de Landau, introduzem-se transformações do grupo de renormalização, em primeira ordem em c =d c -d, para gerar relações de recorrência. Estas equações diferenciais são resolvidas em dois casos: (a) d c = 6, a dimensionalidade critica de teorias 4) 3 ; (b) d e =4, a dimensionalidade critica de teorias q) 4 (modelo XY). Em ambos os casos, obtêm-se razões não universais de temperaturas tt / cc de magnetizações mt / mce de campos externos do modelo XY nos pontos crítico e tricrítico do modelo de Potts. Tais resultados são aplicados ao estudo da transição de fase estrutural do SrTiO 3 sob a ação de uma pressão não diagonal p [1+6, 14-5, 1-2] levando a uma razão não 6 universal de -E t . Procuram-se formas de escala explícitas e universais para a susceptibilidade, a magnetização e a parte singular da energia livre obtendo-se na região crítica em d = 4 - e dimensões, obtendo-se um "crossover" do comportamento do modelo XY ao comportamento do modelo de Potts. Obtém-se que a razão entre a susceptibilidade calculada acima e abaixo do ponto crítico é uma quantidade universal.

O conhecimento preciso das propriedades termodinâmicas de gases naturais e outras misturas formadas por componentes do gás natural é de grande importância para o projeto, a simulação e a otimização dos processos envolvendo essa matéria-prima. Processamento, transporte, armazenamento e liquefação de gás natural são exemplos de aplicações técnicas em que é necessário o cálculo das propriedades termodinâmicas de uma variedade de misturas dos componentes presentes de gás natural. Neste trabalho, foram realizados testes computacionais para avaliar a precisão do cálculo de propriedades termodinâmicas através da equação de estado GERG-2008 em relação aos dados experimentais de misturas envolvendo o gás natural (cálculo da pressão e massa específica). Estes resultados foram comparados com as da tradicional equação de estado de Peng-Robinson. A fim de verificar os resultados obtidos, foi feita uma análise qualitativa do número de raízes volumétricas da equação de estado GERG-2008. Por fim, foi realizado o estudo de alternativas de cálculo do equilíbrio líquido-vapor (ELV) através da GERG-2008, verificando qual método de resolução é o mais adequado para a aplicação da equação: igualdade das fugacidades ou minimização da energia de Gibbs. O método mais adequado foi determinado através da comparação dos valores das composições das fases, da fração de vapor e tempo computacional. A equação de estado GERG-2008 obteve menor desvio em relação aos dados experimentais, em termos do erro relativo percentual médio em comparação à equação de estado de Peng Robinson (utilizando a regra de mistura clássica de Lorentz Berthelot), tanto para o cálculo de pressão quanto da massa específica, para as fases líquida (homogênea e no estado saturado) e gasosa. A média do erro no cálculo da massa específica na fase gasosa foi de 0,2% para a equação GERG-2008 e de 2% para a equação de Peng-Robinson. Já para o estado de líquido saturado e fase líquida, a média do desvio foi de 0,1% para a equação GERG-2008 e 10% para a equação de Peng-Robinson. Com temperaturas acima de 200 K, a equação de estado GERG-2008 fornece apenas uma raiz volumétrica para pressão e temperaturas dadas, mas para temperaturas menores, em função da mistura, foi observado que a GERG-2008 pode apresentar até cinco raízes volumétricas, incluindo valores negativos de pressão. Finalmente, no cálculo de ELV foi verificado que o cálculo de flash pelo método de Rachford-Rice com a equação de estado GERG-2008 fornece melhores resultados do que a minimização da energia de Gibbs, sendo menos eficiente, porém, que a equação de estado de Peng-Robinson em relação ao tempo computacional. Isto ocorre, pois no cálculo do flash-RR com a equação de estado GERG-2008, há um laço interno no cálculo das massas específicas das fases, o que torna a resolução do flash mais lenta do que aquele com uma equação cúbica. / The precise knowledge of thermodynamic properties of natural gas and other mixtures formed by natural gas components are of great importance for the basic engineering and performance of technical processes. Processing, transporting, storage and liquefaction of natural gas are examples of technical applications that require thermodynamic properties of various mixtures of the components present in natural gas. In this work, the GERG-2008 equation of state was evaluated in terms of deviation in relation to the experimental data of natural gas mixtures and compared with the Peng Robinson equation of state (using the classical mixing rule Lorentz Berthelot). The number of volumetric roots of GERG-2008 equation of state was also qualitatively analyzed. Finally, study was conducted the vapor-liquid equilibrium (VLE) calculation determine which resolution method is the most appropriate with GERG-2008: equality of fugacities or minimization of the Gibbs energy. The comparison was done on the basis of the resulting compositions of the phases, the vapor fraction and computational time. The GERG-2008 equation of state obtained best results than the Peng Robinson equation of state with regard to mean relative error for pressure and density in both liquid (homogeneous and saturated state) and gas phases. The deviation of density in the gas phase was 0.2% for GERG-2008 and 2% for Peng Robinson equation of state. For the compressed and saturated liquid the deviation was 0.1% for GERG-2008 and 10% for Peng-Robinson equation. At temperatures above 200 K, GERG-2008 equation of state displays a single density root for given pressure and temperature, but at lower temperatures, depending on the mixture, up to five volumetric roots were observed, and even negative pressure values. Finally, for the VLE calculation with the GERG-2008, it was verified that the Rachford-Rice flash formulation gives better results than minimum Gibbs energy approach. However, the flash-RR calculation of Peng Robinson equation of state obtained better efficiency with respect to computational time, since the calculation of the flash-RR with GERG-2008, relies on an inner loop for the calculation of the phase densities, what makes the resolution of the flash-RR slower.

O estudo do comportamento termodinâmico de polímeros, através da relação pressão-volume-temperatura (PvT), é essencial para analisar os processos físicos que ocorrem durante o seu processamento e para prever as propriedades finais dos produtos. Existem diversos estudos que comparam a precisão de várias equações de estado (EdE) na descrição do comportamento termodinâmico de polímeros. Segundo a literatura, as que usualmente apresentam os melhores resultados são as equações teóricas dos modelos de célula e de vazios, e as equações empíricas Tait e Hartmann- Haque (HH). Entretanto, não há trabalhos que avaliem a qualidade da estimação dos parâmetros e a sensibilidade da predição das propriedades termodinâmicas com relação aos parâmetros das equações. Além disso, há poucos estudos que contemplem a predição dos coeficientes de expansão térmica e de compressão. Com base nessas observações, o objetivo deste estudo foi apresentar uma análise mais detalhada das equações de estado Tait, HH, MCM (modelo de célula modificado) e SHT (teoria de vazios simplificada) na predição do comportamento PvT de polímeros, para os estados físicos fundido e sólido. As EdE foram analisadas com relação à: (i) qualidade na estimação dos parâmetros, (ii) sensibilidade das suas predições para cada um dos seus parâmetros, (iii) qualidade na predição do volume específico, e (iv) qualidade na predição do coeficiente de expansão térmica isobárica e da compressibilidade isotérmica. Os resultados apontaram que todas as equações de estado proporcionaram uma descrição satisfatória do comportamento PvT no estado fundido, com uma leve superioridade da EdE Tait. As EdE apresentaram baixos desvios padrão na estimação dos parâmetros, sensibilidade paramétrica adequada e predições plausíveis do volume específico, do coeficiente de expansão térmica e da compressibilidade isotérmica, com exceção da EdE Tait que apresentou uma predição do coeficiente de expansão térmica que não está de acordo com o esperado teoricamente. No estado sólido, a equação de estado Tait exibiu desempenho semelhante ao apresentado para o estado fundido na predição de dados PvT. A EdE HH apresentou resultados satisfatórios para os polímeros amorfos e dificuldade no ajuste da curva PvT de polímeros semicristalinos. / The study of the pressure-volume-temperature (PvT) behavior of polymers is essential to the analysis of the physical processes that occur during processing, and to predict the properties of the final products. In literature, there are several studies that compare the accuracy of various equations of state (EoS) in describing the PvT behavior of polymers, indicating that the best results are usually obtained with the theoretical equations of cell and hole models, and the Tait and Hartmann-Haque (HH) empirical equations. However, most of these studies do not provide information about the quality of the estimated parameters or the sensitivity of the prediction of thermodynamic properties to the parameters of the equations. Furthermore, there are few studies exploring the prediction of thermal expansion and compression coefficients. Based on these observations, the objective of this study is to deepen the analysis of Tait, HH, MCM (modified cell model) and SHT (simplified hole theory) equations of state in prediction the PvT behavior of polymers, for molten and solid states. In this sense, the EoS were analyzed with respect to: (i) quality in the estimation of its parameters, (ii) sensitivity of their predictions to each of its parameters, (iii) quality of the prediction of the specific volume, and (iv) quality in the prediction of isobaric thermal expansion coefficient and isothermal compressibility. The results showed that all equations of state provided an adequated description of the PvT behavior in the molten state, with light superiority of the Tait EoS. All equations presented low standard deviations in the estimation of parameters, adequate sensitivity of its parameters and plausible prediction of specific volume, thermal expansion, and isothermal compression coefficients, except Tait EoS that show a prediction of the dependence of the thermal expansion coefficient with the temperature that is not in agreement with the theoretical expectations. In the solid state, the Tait equation exhibited performance similar to the one obtained for the molten state. HH EoS showed a satisfactory result for amorphous polymers and a difficulty in fitting the PvT curve of semicrystalline polymers.

Orientador: Rahoma Sadeg Mohamed. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T11:06:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PessoaFilho_PedrodeAlcantara_M.pdf: 4377525 bytes, checksum: 4d5c88b6b6ce77ea5708ab3190d7a795 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma modificação da equação de Soave, feita de modo a levar em conta o efeito da auto-associação que ocorre por meio de ligações de hidrogênio; tal modificação é feita considerando-se que o composto auto-associativo seja uma mistura de agregados em equilíbrio químico. O critério de equilíbrio de fases foi estabelecido como a igualdade da fugacidade do monômero em todas as fases coexistentes, não requerendo a obtenção de potenciais, ou fugacidades, que já não houvessem sido obtidos na resolução do equilíbrio químico. O modelo foi aplicado a álcoois puros, utilizando-se dados de hidrocarbonetos para aproximar os do homomorfo e obtendo-se as constantes de equilíbrio por meio do ajuste de dados de pressão de saturação. Os resultados obtidos mostraram uma melhora no cálculo da pressão de saturação, especialmente a baixas temperaturas, de 14 alcanóis e do fenol. O tratamento foi posteriormente estendido a misturas binárias que contenham um álcool e um composto inerte, e utilizado no ajuste de dados de pressão de bolha de 46 sistemas binários álcool / hidrocarboneto, totalizando 133 isotermas. A aplicação do modelo mostrou uma melhora em todos os aspectos, diminuindo sensivelmente os desvios no cálculo do ponto de bolha e composição da fase vapor saturada e correlacionando corretamente os azeótropos presentes. O desenvolvimento de um modelo para compostos que se dimerizam foi feito alterando-se minimamente as hipóteses que fundamentavam o desenvolvimento para álcoois. Dados de pressão de saturação foram bem ajustados, obtendo-se valores coerentes para a entalpia de associação, e houve um acréscimo considerável na qualidade da correlação dos 8 sistemas binários estudados (totalizando 19 isotermas) pela incorporação do efeito da associação, embora ainda haja uma clara possibilidade de melhora / Abstract: In this work, a modification of the Soave equation of state that accounts for self association occurring through hydrogen bonding is presented. The modified equation considers the self-associating fluid as a mixture of linear clusters in chemical equilibrium. The phase equilibrium criterion used was the equality of monomer fugacities in all coexisting phases. No other expressions for the chemical potentialor fugacity coefficients of multimers are required in these calculations. Using hydrocarbons as homomorphs, the model was successfully applied to pure alcohols. Equilibrium constants were obtained through fitting vapor pressure data. Results obtained revealed significant improvements in calculated vapor pressures, particularly at low temperatures, of 14 alkanols and phenol. The. model was subsequently extended to mixtures composed of a self-associating compound and inert ones, and used to correlate Pxy envelops of 46 alcoholl hydrocarbon binary systems at 133 temperatures. Bubble point pressures and vapor phase compositions obtained by the model were found in excellent quantitative agreement with experimental data. ExcelIent qualitative and quantitative description of azeotropic systems was also obtained. For systems where only dimerization occurs, a new model was developed and applied to two pure carboxilic acids and binary systems composed of those acids and inert components. The model was able to correlate pure component vapor pressures as welI as bubble points for 8 binary systems at 19 temperatures fairly well. The predictions, however, were not as accurate as those obtained in infmite linear association systems / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores : Fernando Antonio Cabral, Marcos Nogueira Eberlin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-29T03:10:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_AlessandraLopesde_D.pdf: 61103342 bytes, checksum: 7e04e9a66bb59e984b7d5e3b8089ecf5 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O resumo podera ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic digital document / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos