Navegando por Assunto "DFT (Density functional theory)"

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Acesso aberto (Open Access)
Propriedades termodinâmicas de propanóis na fase gasosa via DFT
(Universidade Federal do Pará, 2021-05-03) LOPES, Franklin dos Santos; CHAVES NETO, Antônio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699
O objetivo principal deste estudo é avaliar o efeito das propriedades termodinâmicas dos propanóis propan-1-ol, propan-2-ol e seus isômeros 2- metilpropan-1-ol e 2-metilpropan-2-ol além de elaborar uma proposta de misturas com os combustíveis, gasolina, diesel e querosene baseado na Teoria Funcional da Densidade a fim de determinar as propriedades termodinâmicas, tais como: calor específico molar a pressão constante, entropia, energia livre de Gibbs, variação da entalpia de formação para cálculo de calor de combustão. O efeito da introdução de átomos de hidroxilas sobre a reatividade do estado excitado dos propanóis e dos seus isômeros, foi de fundamental importância para o entendimento das suas termodinâmica junto ao funcional híbrido envolvendo estruturas B3LYP, nas bases 6–311++g(d, p) e 6-31g(d) foram simulados utilizando o pacote de software Gaussian 09W e pelo método semi-empírico PM3. Para a obtenção das propriedades físicas à reatividade química em fase gasosa de cada componente e de seus isômeros combustíveis, foi utilizada a faixa de temperatura de 0,5K - 1500K a pressão constante de 1atm e no vácuo. Os acréscimos de propanois e seus isômeros na fase de combustão proporcionaram maior balanço energético como um todo, sendo que 2-metilpropan-1-ol e 2-metilpropano-2-ol geraram 13,38 e 13,88 KJ/g a mais de ganho energético por unidade de massa que o etanol (22.73 KJ/g) e o metanol (12,70 KJ/g), o aumento progressivo de frações 10%, demostra que o propanol-1-ol com 33,49 KJ/g e propano-2-ol 33,53 KJ/g tiveram as maiores perdas de energia quando comparados a gasolina que chegaram a 13,81 e 13.77 KJ/g respectivamente em pressões, padrões detemperaturas. A combustão de propano-1-ol foi a menor em todos os eventos ao longo de frações em se tratando dos combustível diesel 11,31 KJ/g e querosene 12,71 KJ/g.
Acesso aberto (Open Access)
Teoria do funcional de densidade aplicada a reatividade química de combustíveis e biocombustíveis na fase gasosa: gasolina, etanol e gasolina-etanol
(Universidade Federal do Pará, 2015-03-10) GOMES NETO, Abel Ferreira; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Nós realizamos um estudo teórico utilizando a Teoria do Funcional de Densidade, com o funcional B3LYP e o conjunto de base 6-311++g(d,p) para calcular propriedades termodinâmicas dos seguintes combustíveis e biocombustíveis: gasolina, etanol e a mistura gasolina-etanol, todos em fase gasosa. As simulações foram efetuadas através dos softwares Gaussian 09W e Hyperchem 7.5 e permitiram a obtenção de propriedades dos combustíveis, as quais, foram calculadas a partir da média ponderada das propriedades de cada um de seus componentes majoritários, considerando as frações mássicas dos componentes de dois tipos de gasolina, um tipo Padrão e outro comercial Regular. As simulações foram realizadas para várias temperaturas na faixa de 0,5K - 1500K e sob a pressão de 1atm, utilizando o Modelo do Contínuo Polarizável para simular sistemas solvatados de cada componente. Foram realizadas simulações de análise conformacional, otimização de geometria molecular e cálculos de frequências Raman e Infravermelho, onde foi possível obter resultados às grandezas físicas associadas à reatividade química e ao poder calorífico dos combustíveis durante a etapa de injeção na câmara de combustão. Também foi possível comprovar e quantificar algumas características importantes dos combustíveis, como por exemplo, o alto potencial antidetonação que o etanol apresenta quando comparado à gasolina, bem como a influência causada pelo etanol quando misturado à gasolina. Estas comparações foram feitas a partir do estudo dos potenciais termodinâmicos (energia interna, entalpia e energia livre de Gibbs) obtidos durante as simulações. Além destas propriedades foram calculas a taxa de variação da energia livre de Gibbs em relação à temperatura, o calor específico a pressão constante e a entropia dos componentes majoritários. Esta metodologia foi reproduzida utilizando os métodos computacionais semi-empíricos PM3 e PM6, com a finalidade de comparar sua precisão e o custo computacional dos mesmos no estudo de combustíveis, aos resultados obtidos a partir do funcional B3LYP. Verificamos que os métodos semi-empiricos apresentam precisão tão boa quanto o funcional B3LYP nos cálculos de propriedades termodinâmicas dos componentes majoritários, porém com um custo computacional significativamente menor, possibilitando que este trabalho se apresente como uma metodologia bastante eficaz para a caracterização termodinâmica de combustíveis e biocombustíveis na fase gasosa quando os mesmos são injetados na câmara de combustão.