Experimento simples para modelagem da interface de reação na decomposição de sólidos

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v12i1.39805

Palavras-chave:

Modelagem geométrica; Interface de reação; Decomposição de sólidos; Naftaleno; Curva de Lamé.

Resumo

Em sintonia com o conceito de interdisciplinaridade, o presente trabalho propõe um experimento simples para o ensino de reações de decomposição de sólidos, através da simulação da evolução geométrica de paralelepípedos de naftaleno submetidos à sublimação. A modelagem geométrica das projeções das faces do corpo de prova pelas curvas Lamé (também ditas superelipses) permite o cômputo do volume do superelipsoide correspondente, resultando adequada quantificação da evolução da massa amostral de naftaleno. O procedimento experimental proposto demonstrou ser uma ferramenta simples e elucidativa para execução de aulas práticas em laboratório, minimamente equipado, visando ao aprendizado tanto de reações de decomposição de sólidos, quanto de técnicas de modelagem matemática de interfaces de reações heterogêneas, empregando-se curvas de Lamé.

Biografia do Autor

Marcus Alexandre de Carvalho Winitskoski da Silveira, Secretaria Municipal de Meio Ambiente da Prefeitura de Belo Horizonte

Engenheiro Metalurgista pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2009), Especialista em Sistemas Mínero-Metalúrgicos pela Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) / Fundação Gorceix (2013), Mestre em Tecnologia Mineral pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais pela COPPE/UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (2012) e Doutor em Engenharia Mineral pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral da Universidade Federal de Ouro Preto (2020). Atuou como colaborador em projetos de consultoria vinculados à COPPE/UFRJ por quase 6 anos (2005 a 2011) e como engenheiro de processos na Vale S.A. por quase 4 anos (2011 a 2015). Adquiriu proficiência em técnicas de caracterização de minérios de ferro, alumínio, calcário, carvão etc. Possui experiência na coordenação de projetos de estudo de variabilidade estatística de novos recursos minerais para projetos de engenharia, elaboração de relatórios técnicos de pesquisa tecnológica, estudos de desenvolvimento de novos insumos (depressores/floculantes) para as usinas, dimensionamento de processo de calcinação e otimização de rotinas de beneficiamento mineral. Possui experiência em docência no curso de Engenharia de Minas na Universidade Federal de Ouro Preto (2015 a 2016) e na Universidade Estadual de Minas Gerais (2021 a 2022). Atualmente atua como especialista em análise de conformidade ambiental de empreendimentos industriais no âmbito do município de Belo Horizonte.

Jorge Carlos Guerrero Vargas, Universidad Federal de Ouro Preto

Possui graduação em Engenharia de Minas pela Universidade Privada del Norte (2016). Tem experiência na área de Engenharia de Minas. Mestrado (em conclusão) no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral da Universidade Federal de Ouro Preto (PPGEM/UFOP).

Referências

Adamian, R., & Almendra, E. R. e. (2002). Físico química: uma aplicação aos materiais (1a ed.). Rio de Janeiro: COPPE / UFRJ.

Anishchenko, A., Kukhar, V., Artiukh, V., & Arkhipova, O. (2018). Application of G. Lame’s and J. Gielis’ formulas for description of shells superplastic forming. MATEC Web of Conferences , 06007. TransSiberia 2018. https://doi.org/10.1051/matecconf /201823906007

Borisenko, V., Ustenko, S., Ustenko, I. (2020). Constructing amethod for the geometrical modeling of the lame superel-lipses in the oblique coordinate systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(104), 51–59.

Boualem, H. & Brouzet, R. (2015) To Be (a Circle) or Not to Be?, The College Mathematics Journal, 46:3, 197-206, DOI: 10.4169/college.math.j.46.3.197

Brown, R. L., & Stein, S. E. (2022). Boiling Point Data. In: Linstrom, P. J. & Mallard, W.G. (Ed.). NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, 20899, https://doi.org/10.18434/T4D303, (recuperadas 28 dezembro 2022).

Chao, J., Lin, C. T., & Chung, T. H.(1983).Vapor Pressure of Coal Chemicals. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 12, 1033 (1983), https:// doi.org/10.1063/1.555695 [Published Online: 15 October 2009].

Cleminte, C-I, Ionita, D., Lisa, C, Cristea, M., Mamaliga, I., & Lisa, G.(2022).Evaluation of the Sublimation Process of Some Purine Derivatives: Sublimation Rate, Activation Energy, Mass Transfer Coefficients and Phenomenological Models. Materials, 15, 7376. https://doi.org/10.3390/ma15207376

Domalski, E. S. & Hearing,E. D.(1988). Estimation of the Thermodynamic Properties of Hydrocarbons at 298.15 K. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 17, 1637-1678 (1988) https://doi.org/10.1063/1.555814

Khawam, A., & Flanagan, D. R. (2006). Solid-state kinetic models: Basics and mathematical fundamentals. Journal of Physical Chemistry B, 110(35), 17315–17328. https://doi.org/10.1021/jp062746a

Lielmezs, J., Bennett, F., & McFee, D. (1981). Thermodynamic functions for naphthalene. Thermochimica Acta, 47(3), 287-308. https://doi.org/10.1016/0040-6031(81)80108-6

Luz, J. A. M., Silva, J. M., & Melo, F. C. (2013). Simulation of underground mine ventilation based on Lamé’s curves. 23rd International Mining Congress and Exhibition of Turkey, IMCET 2013, 2, 839–846.

Matsuura, M. (2014).Asymptotic Behaviour of the Maximum Curvature of Lam´e Curves. Journal for Geometry and Graphics, Volume 18 (2014), No. 1, 45–59.

Moreira, B. A. (2010). Obtenção de correlações para a estimativa do coeficiente convectivo de transferência de massa para a geometria esférica a partir da técnica de sublimação do naftaleno. Universidade Federal de Uberlândia.

Tesconi, M., Pikal, M. J., & Yalkowsky X, S. H. (1997). A Method for the Rapid Estimation of Sublimation Rates of Organic Compounds at Standard Temperature and Pressure. Journal of Pharmaceutical Sciences, 86(11), 1299-1302. https://doi.org/10.1021/js9700356

Tesconi, M. S., Morris, R. H., & Yalkowsky, S. H. (1999). A practical method for the estimation of ambient vaporization rates of compounds. Chemosphere, 38(13), 3193-3209. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(98)00508-6

Torres-Gómez, L. A., Barreiro-Rodriguez, G., & Galarza-Mondragón, A. (1988). A new method for the measurement of enthalpies of sublimation using differential scanning calorimetry. Thermochimica Acta, 1988, 229–233, https://doi.org/10.1016/0040-6031(88)87025-4.

Vyazovkin, S., & Wight, C. A. (1997). Kinetics in Solids. Annual Review of Physical Chemistry, 48(1), 125–149. https://doi.org/10.1146/annurev.physchem.48.1.125

Weisstein, E. W. (2020). Superellipsoid. Retrieved January 6, 2020, from From MathWorld--A Wolfram Web Resource website: https://mathworld.wolfram.com/Superellipsoid.htm

Yolcu, H. H. & Gürses, A. (2016). A Demonstration of the Sublimation Process and its Effect on Students’ Conceptual Understanding of the Sublimation Concept. Journal of the Turkish Chemical Society, Section C: Chemical Education. 1, 2, pp: 67–74.

Zhao, H., Unhannanant, P., Hanshaw, W., & Chickos, J. S. (2008). Enthalpies of Vaporization and Vapor Pressures of Some Deuterated Hydrocarbons. Liquid−Vapor Pressure Isotope Effects. Journal of Chemical Engineering Data, 2008, 53, 7, 1545–1556. https://doi.org/10.1021/je800091s

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Publicado

10/01/2023

Como Citar

SILVEIRA, M. A. de C. W. da .; LUZ, J. A. M. da; GUERRERO VARGAS, J. C. . Experimento simples para modelagem da interface de reação na decomposição de sólidos. Research, Society and Development, [S. l.], v. 12, n. 1, p. e25812139805, 2023. DOI: 10.33448/rsd-v12i1.39805. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/39805. Acesso em: 18 maio. 2024.

Edição

v. 12 n. 1

Seção

Engenharias

Licença

Copyright (c) 2023 Marcus Alexandre de Carvalho Winitskoski da Silveira; José Aurélio Medeiros da Luz; Jorge Carlos Guerrero Vargas

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