Coeficientes de difusão em fluidos modelo e reais

Abstract

O objectivo deste trabalho é estudar os coeficientes de difusão de fluidos modelo – particularmente esfera rígida (HS), Lennard-Jones (LJ) e Lennard- Jones Repulsivo (RLJ) – e de substâncias reais. Para isso, começou-se por analisar os coeficientes de autodifusão e de difusão binária a diluição infinita de HS, propondo-se uma nova equação para este último, devidamente validada com dados de dinâmica molecular compilados da literatura. O erro médio absoluto fornecido é de apenas 3.94%. Seguidamente, gerou-se a difusividade do modelo Lennard-Jones por introdução do conceito de diâmetro efectivo de esfera rígida e inserção de um termo atractivo à equação de HS. A não-esfericidade das moléculas reais impõe um passo intermédio adicional, onde se introduz um coeficiente frontal, D A , que contabiliza a acoplamento entre as energias translaccional e rotacional das moléculas ocorrido durante as colisões. O modelo resultante, aqui designado por Lennard-Jones Repulsivo, pode ser directamente estendido a misturas reais, por optimização de D A a dados experimentais. Para isso compilou-se uma base de dados contendo 13 sistemas e 124 pontos experimentais, obtendo-se um erro global de 4.92%. A equação fornecida fornece melhores resultados para sistemas supercríticos (4.08%) do que para líquidos (6.72%).

ABSTRACT: The aim of this study is the coefficient of diffusion of fluid model - particularly hard sphere (HS), Lennard-Jones (LJ) and repulsive Lennard-Jones (RLJ) - and real substance. For that, it was first considering the coefficients of selfDiffusion and of binary diffusion to infinite dilution of HS, is proposing a new equation for this last one, duly validated with data from molecular dynamics compiled from literature. The mean absolute error given is only 3.94%. After that, it was proposed the diffusivity of the Lennard-Jones model by introducing the concept of effective diameter of hard sphere and entering a term attractive of the HS equation. The non-sphericity of molecules requires a real additional intermediate step, which introduces a frontal coefficient, D A , which accounts for coupling between translaccional and rotational energies of the molecules occurred during the collision. The resulting model, referred to here as repulsive Lennard-Jones, can be directly extended to real mixtures, by optimization of D A the experimental data. For that is compiled a data base containing 13 systems and 124 experimental points, yielding an overall error of 4.92%. The equation provides better results for supercritical systems (4.08%) than for liquid (6.72%).