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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.76.2007.tde-27092007-152114
Documento
Autor
Nome completo
Norberto Helil Pasqua
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2007
Orientador
Banca examinadora
Mokross, Bernhard Joachim (Presidente)
Caliri, Antonio
Meyer, Erich
Poussep, Iouri
Silva, Marco Antonio Alves da
Título em português
Teoria entrópica da nucleação e função entropia aplicadas à condensação do vapor d'água
Palavras-chave em português
Água
Flutuação
Função entropia metaestável
Nucleação
Teoria entrópica da nucleação
Resumo em português
O fenômeno da nucleação é um processo intrinsecamente irreversível. A Teoria Entrópica da Nucleação (TEN) aborda-o analisando um processo reversível equivalente no qual há liberação de calor latente (variação da entalpia), concomitante a um rearranjo estrutural descrito pela variação da entropia antes e depois de certa quantidade de material ter nucleado. Para visualizar a dinâmica e facilitar a análise foi escolhido um processo isobárico. O diagrama de Mollier modificado para evidenciar a região metaestável ajudou a desenvolver uma expressão para o cálculo do tamanho do núcleo crítico, mediante a teoria da flutuação de Landau. Para analisar o sistema na região metaestável, obteve-se a função entropia, S(H,P0), em que aspectos físicos e geométricos (como o princípio de estabilidade termodinâmica) foram determinantes. Cálculos do núcleo crítico em relação à temperatura mostraram concordância qualitativa com o trabalho de Dillmann-Meier. Porém, entende-se que a função do núcleo crítico está incompleta. Para lidar com aglomerados e núcleos em uma abordagem termodinâmica, um ensemble a pressão constante é o mais apropriado, cuja variável conjugada é o volume. Com base em uma teoria das flutuações isotérmicas em um fluido ideal (Koper-Reiss), desenvolveu-se a teoria das flutuações não-isotérmicas (Mokross), aplicável a um fluido não-ideal metaestável mantido a pressão e temperatura constantes. Os parâmetros termodinâmicos do elemento de volume que flutua mudam e diferem daqueles do banho, e evolvem acordando com a equação de estado S=S(H,P).
Título em inglês
Entropic nucleation theory and entropy function applied to water vapor condensation
Palavras-chave em inglês
Entropic nucleation theory
Fluctuation
Metastable entropy function
Nucleation
Water
Resumo em inglês
The phenomenon of nucleation is an intrinsically irreversible process. The nucleation is explored by the Entropic Nucleation Theory (ENT), in which, the irreversible process is replaced by an equivalent one, although now, the process is reversible in which there is a change in the enthalpy, and also an structural rearrangement coded in the change of de entropy. To study the dynamics and perform the analysis an isobaric process was chosen. The metastable region was used to develop an expression for the calculation of size of the critical nucleus, having in mind the Landau´s fluctuation theory. This region was obtained with the help of the modified Mollier diagram. The physical and geometric features of the system were crucial to obtain the entropy function, S(H,P0), used to analyze the metastable region. Calculations of the critical nucleus, with respect to the temperature, were in qualitative agreement with Dillmann-Meier work. Although, the function for the critical nucleus is incomplete. To handle with clusters and nucleus in a thermodynamic framework, a constant pressure assemble is preferable having the volume as the conjugated variable. With the help of the isothermal fluctuation theory, in an ideal fluid (Koper-Reiss), the non-isothermal fluctuation theory (Mokross) was developed, and used to study a non-ideal metastable fluid kept at constant pressure and temperature. The thermodynamics parameters of the fluctuating volume element change, differing from those of the bath, and the state equation, S=S(H,P) gives its evolution.
 
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teseNHPasqua.pdf (6.17 Mbytes)
Data de Publicação
2007-09-28
 
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