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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE DEFESA (31007015011P8)
Educação Presencial
Propriedades termodinâmicas do benzeno e naftaleno: uma investigação por dinâmica molecular como base para a descrição do comportamento de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos
GABRIEL TARDIN ERTHAL
DISSERTAÇÃO
29/02/2024

Esta dissertação investigou o comportamento de propriedades termodinâmicas de moléculas aromáticas utilizando o método de dinâmica molecular. Foram determinadas sete propriedades termodinâmicas para o benzeno e naftaleno nas suas fases líquidas, a saber: massa específica, compressibilidade isotérmica, coeficiente de expansão térmica, capacidade térmica a pressão e a volume constante, coeficiente de Joule-Thomson e velocidade do som. Para o benzeno, foi realizado um estudo na região crítica com a determinação do ponto crítico para cada um dos campos de forças utilizados, OPLS e TraPPE. O ponto crítico foi encontrado com auxílio do estimador Mustistate Bennett Acceptance Ratio (MBAR) e com um método de busca implementado no algoritmo R2W. O campo de força TraPPE foi mais preciso para encontrar o ponto crítico do benzeno, assim como também levou aos menores erros quando comparados com dados experimentais. A metodologia utilizada permitiu determinar valores de massa específica com erros inferior 0,0025% em toda fase líquida e, no máximo, 12% para as demais propriedades calculadas. Para o naftaleno, apesar da falta de dados experimentais para uma comparação completa, os resultados estão dentro das ordens de grandeza esperadas e são próximos dos dados experimentais disponíveis. A metodologia proposta é geral, logo pode ser utilizada para determinar propriedades de hidrocarbonetos aromáticos de maior tamanho molecular, como as presentes em piches de petróleo e derivados, para o cálculo acurado de propriedades termodinâmicas desses sistemas que não estão disponíveis tanto teórico como experimentalmente.

Benzeno;Naftaleno;Dinâmica Molecular;Multistate Bennett Acceptance Ratio (MBAR);Propriededades Termodinâmicas;Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (PAH).
This dissertation investigated the thermodynamic properties of aromatic molecules using molecular dynamics method. Seven thermodynamic properties were determined for benzene and naphthalene in their liquid phases, namely: specific mass, isothermal compressibility, thermal expansion coefficient, thermal capacity at constant pressure and volume, Joule-Thomson coefficient, and speed of sound. For benzene, a study in the critical region was performed with the determination of the critical point for each of the force fields used, OPLS and TraPPE. The critical point was found with the aid of the Mustistate Bennett Acceptance Ratio (MBAR) estimator and with a search method implemented in the R2W algorithm. The TraPPE force field was more accurate in finding the critical point of benzene, as well as leading to the smallest errors when compared to experimental data. The methodology used allowed determining specific mass values with errors below 0.0025% throughout the liquid phase and, at most, 12% for the other calculated properties. In the case of naphthalene, despite the lack of experimental data for a complete comparison, the results are within expected orders of magnitude and are close to the available experimental data. The proposed methodology is general, thus it can be used to determine properties of aromatic hydrocarbons of larger molecular size, such as those present in petroleum pitches and derivatives, for the accurate calculation of thermodynamic properties of these systems that are not available experimentally.
Benzene;Naphthalene;Molecular Dynamics;Multistate Bennett Acceptance Ratio (MBAR);Thermodynamic Properties;Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH).
Único
102
PORTUGUES
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
O trabalho possui divulgação autorizada
Dissertação - 2024 - ED 22109 GABRIEL TARDIN ERTHAL [assinada].pdf

Contexto

ENGENHARIA DE DEFESA
MECATRÔNICA, MATÉRIA CONDENSADA E SISTEMAS DE ARMAS
Termofluidodinâmica computacional multiescala para aplicações em defesa

Banca Examinadora

JAKLER NICHELE NUNES
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ALAN BARROS DE OLIVEIRA Participante Externo
ROBSON PACHECO PEREIRA Participante Externo
ITAMAR BORGES JUNIOR Docente - PERMANENTE
JAKLER NICHELE NUNES Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
COMANDO DO EXERCITO - Departamento de Ciência e Tecnologia 24

Vínculo

Servidor Público
Instituição de Ensino e Pesquisa
Pesquisa
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP
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