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Pressão de vapor saturado do butano em função da temperatura
Fernando Lang da Silveira
IF-UFRGS
O objetivo deste artigo é responder um questionamento feito no Pergunte ao
CREF (https://cref.if.ufrgs.br/?contact-pergunta=curva-pressao-de-vapor-
saturado-do-butano). A questão tem o seguinte conteúdo:
Gostaria de ter acesso à curva de pressão de vapor saturado de butano com a
representação de estados físicos (líquido/gasoso) segundo a Equação de Clausius-
Clapeyron. Desde já agradeço!
1. Valores de pressão de vapor saturado do butano
Para se obter a Equação de Clausius-Clapeyron para a pressão de vapor saturado (pvs) do butano é
necessário um conjunto de valores da pvs dessa substância em diversas temperaturas.
Os valores da tabela 1 tem com fonte o verbete Wikipedia (WIKI) - Butane (data page) - e do
Engineering ToolBox (ETB) - Butane.
T (°C)
T(K)
pvs (bar)
Fonte
-138,3
134,9
0,0000067
ETB
-123,0
150,1
0,000086
ETB
-73,0
200,1
0,019
ETB
-53,0
220,1
0,078
ETB
-33,2
240,0
0,24
ETB
-13,2
260,0
0,61
ETB
6,9
280,0
1,33
ETB
26,9
300,0
2,58
ETB
46,9
320,0
4,56
ETB
66,9
340,0
7,52
ETB
86,9
360,0
11,70
ETB
106,9
380,0
17,40
ETB
126,9
400,0
25,00
ETB
146,9
420,0
34,90
ETB
152,0
425,1
38,00
ETB
-101,5
171,6
0,0013
WIKI
-77,8
195,3
0,013
WIKI
-59,1
214,0
0,053
WIKI
-44,2
229,0
0,13
WIKI
-16,3
256,8
0,53
WIKI
-0,5
272,7
1,01
WIKI
18,8
292,0
2,03
WIKI
50,0
323,2
5,07
WIKI
79,5
352,7
10,13
WIKI
116,0
389,2
20,27
WIKI
152,0
425,1
38,00
WIKI
Tabela 1 Valores da pressão de vapor saturado do butano para diversas temperaturas.
2. A Equação de Clausius-Clapeyron
A Equação de Clausius-Clapeyron é uma função que descreve de maneira aproximada a relação da pvs
de uma substância com a temperatura [1]. Genericamente esta equação pode ser escrita como:
, (1)
onde A e p0 são parâmetros a serem determinados a partir dos valores que constam na tabela1. A
temperatura T0 é arbitrariamente escolhida e a ela corresponde p0.
3. Determinação dos parâmetros da Equação de Clausius-Clapeyron
O Método dos Mínimos Quadrados foi utilizado para a determinação dos parâmetros A e p0,
escolhendo-se T0 =293K (aproximadamente 20°C). Os parâmetros encontrados foram A=2798kelvin
e p0=2,01bar. O coeficiente de determinação para função ajustada resultou em R2=0,9999; portanto o
ajuste da Equação de Clausius-Clapeyron aos dados da tabela 1 foi quase perfeito.
Desta forma a Equação de Clausius-Clapeyron para o butano é
bar, (2)
onde T é a temperatura absoluta em kelvin. Esta equação é válida para temperatura igual ou inferior à
temperatura crítica do butano que é 152°C; a pressão crítica do butano é 32bar. Como é bem sabido
acima da temperatura crítica a substância não se liquefaz por mais que se aumente a pressão.
A figura 1 é o gráfico pressão de vapor saturado em função da temperatura (em °C). Os pontos
vermelhos representam os valores que constam na tabela 1; a linha azul representa os valores
ajustados pela Equação de Clausius-Clapeyron (equação 2).
Figura 1 Pressão de vapor saturado do butano em função da temperatura.
A curva de pressão de vapor saturado separa a fase líquida do butano (quando então a pressão é
maior do que a pvs) da fase gasosa ou vapor (quando então a pressão é menor do que a pvs).
Exatamente sobre curva azul as duas fases convivem em equilíbrio.
O gráfico da figura 2 apresenta a curva de pvs do butano em uma faixa mais estreita de temperatura.
Figura 2 Pressão de vapor saturado do butano em função da temperatura.
É interessante notar que na temperatura de 0°C a pvs do butano é praticamente igual à pressão
atmosférica normal. Para que o vapor de butano saia do botijão ou botija no qual está armazenado a
pressão interna (que é a própria pvs) deve ser maior do que a pressão externa. Desta forma o botijão
para de funcionar em temperaturas próximas de 0°C.
REFERÊNCIA
[1]- Ott, J. B. e Boerio-Goates, J.
Chemical Thermodynamics: Principles and Applications .
Academic
Press, 2000.