| dc.contributor | Machado, Antonio Eduardo da Hora | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787079P6 | |
| dc.contributor | Hori, Carla Eponina | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4784205E1 | |
| dc.contributor | Romanielo, Lucienne Lobato | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4764930H4 | |
| dc.contributor | Reis, Miria Hespanhol Miranda | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4773556J4 | |
| dc.contributor | Abreu, Charlles Rubber de Almeida | |
| dc.creator | Sousa, José Alberto de | |
| dc.date | 2016-06-22T18:41:46Z | |
| dc.date | 2012-12-20 | |
| dc.date | 2016-06-22T18:41:46Z | |
| dc.date | 2012-02-09 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-28T20:40:35Z | |
| dc.date.available | 2023-09-28T20:40:35Z | |
| dc.identifier | SOUSA, José Alberto de. Avaliação do uso de métodos mecânico-quânticos na obtenção de
dados termodinâmicos de sistemas reacionais visando a produção de hidrogênio. 2012. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2012.27 | |
| dc.identifier | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15189 | |
| dc.identifier | https://doi.org/10.14393/ufu.di.2012.27 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9056079 | |
| dc.description | Process optimization requires knowledge of equilibrium constants. From these, the mole
fractions of species present at equilibrium can be determined, allowing the calculation of the
maximum theoretical conversion of a given system. However, many experimental
thermodynamic data are not available. This is due to experimental complexity and the high
cost involved in obtaining such data. Thus, the use of computational resources for the
acquisition of these data proves to be of great interest. In recent decades, quantum-mechanic
methods have been used coupled with computational techniques for the prediction of
thermodynamic properties. Thus, the present work provided a comparison between the values
of thermodynamic quantities obtained by some methods based on Quantum Theory with data
calculated from experimental energies of formation at 298.15 K. For that, the ab-initio
methods Hartree-Fock (HF), Gaussian-1 (G1), Gaussian-2 (G2), Gaussian-3 (G3), Gaussian-4
(G4) and CBS-QB3, as well as the approach based on Density Functional Theory, represented
by the hybrid functional B3LYP, were used. The experimental data of standard heat of
formation (fH0
f) and entropy (fS0) of the chemical species in the desired temperatures were
extrapolated by integrating the specific heat at constant pressure as a function of temperature.
From these quantities, the Gibbs free energy for the reactions involved in the systems of
steam reforming of methane and of Liquefied Petroleum Gas (LPG) was obtained, and
consequently, their equilibrium constants. As previously expected, the HF method provided
the largest deviations from values based on experimental quantities. The hybrid functional
B3LYP showed better results compared to the HF method, although with high deviations
from the extrapolated experimental data. It was noticed a remarkable improvement on the
predictive capability of DFT approach when diffuse and polarized functions were added to the
basis set employed. The compound method G1 proved to be unsatisfactory, since it has
improved slightly compared to the DFT approach with no diffuse and polarized functions on
the basis set and showed a significantly higher computational cost. Statistical analysis proved
that the results provided by G2 and CBS-QB3 methodologies are equivalent, in the present
context. Even with a considerable computational cost, smaller deviations between the
experimental and theoretical quantities were obtained by using the G2, G3, and G4 methods. | |
| dc.description | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | |
| dc.description | Mestre em Engenharia Química | |
| dc.description | A otimização de processos requer, muitas vezes, o conhecimento de constantes de equilíbrio
químico. A partir destas, frações molares das espécies presentes no equilíbrio podem ser
determinadas, permitindo o cálculo das conversões teóricas máximas destes sistemas.
Entretanto, a disponibilidade de grandezas termodinâmicas experimentais ainda é pequena.
Isto se deve à complexidade experimental e o conseqüente alto custo que envolve a obtenção
de tais dados. Assim, a utilização de recursos computacionais para a aquisição destes dados
mostra-se de grande valia. O emprego de métodos mecânico-quânticos, implementados
computacionalmente, para a previsão de propriedades termodinâmicas tem se destacado nas
últimas décadas. Desta forma, o presente trabalho realizou uma comparação entre os valores
de grandezas termodinâmicas obtidos por alguns métodos baseados na Teoria Quântica com
dados calculados a partir de energias de formação experimentais a 298,15 K. Para isto, os
métodos ab-initio Hartree-Fock (HF), Gaussian-1 (G1), Gaussian-2 (G2), Gaussian-3 (G3),
Gaussian-4 (G4) e CBS-QB3, assim como a abordagem baseada na Teoria do Funcional da
Densidade, representada pelo funcional híbrido B3LYP, foram utilizados. Os dados
experimentais de entalpia de formação e entropia no estado padrão (fH0
f e fS0) das espécies
químicas foram extrapolados nas temperaturas desejadas através da integração do calor
específico a pressão constante em função da temperatura. A partir dessas grandezas, obteve-se
a energia livre de Gibbs para as reações envolvidas nos sistemas de reforma a vapor do
metano e do gás liquefeito de petróleo (GLP) e, conseqüentemente, suas constantes de
equilíbrio. Como previamente esperado, o método HF forneceu os resultados que mais se
distanciaram dos valores baseados em grandezas experimentais. O funcional híbrido B3LYP
apresentou melhores resultados, quando comparado ao método HF, embora ainda com altos
desvios em relação aos dados experimentais extrapolados. Uma notável melhora na
capacidade preditiva da abordagem DFT foi observada ao adicionar funções difusas e
polarizadas ao conjunto de bases utilizado. O método composto G1 mostrou-se insatisfatório,
uma vez que apresentou discreta melhora em comparação à abordagem DFT utilizada sem
funções difusas e polarizadas no conjunto de bases e um custo computacional
significativamente maior. Análises estatísticas revelaram ser equivalentes, no presente
contexto, os resultados obtidos pelas metodologias G2 e CBS-QB3. Ainda que com
significativo ônus computacional, menores desvios entre as grandezas teóricas e
experimentais foram obtidos pelo emprego dos métodos G2, G3 e G4. | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Uberlândia | |
| dc.publisher | BR | |
| dc.publisher | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química | |
| dc.publisher | Engenharias | |
| dc.publisher | UFU | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Processos químicos | |
| dc.subject | Química - Termodinâmica | |
| dc.subject | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | |
| dc.title | Avaliação do uso de métodos mecânico-quânticos na obtenção de
dados termodinâmicos de sistemas reacionais visando a produção de hidrogênio | |
| dc.type | Dissertação | |
