Construção e teste de um interferômetro para medidas de índice de refração de sistemas gasosos

• Autor(a) principal: Santos, Juliana Brunelli Stoco
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/5223; https://doi.org/10.31414/EQ.2023.D.131679
• topic: Refratometria; Gladstone-Dale

Os combustíveis fósseis têm sido utilizados como uma importante fonte de energia convencional para os setores de transporte, contudo o seu consumo em excesso trouxe sérias carências energéticas, provocando graves problemas para a humanidade. Diante desse cenário, torna-se imprescindível a busca e o desenvolvimento de fontes alternativas de energia que sejam renováveis. O hidrogênio se apresenta como uma possibilidade atraente, sendo apontado como uma fonte de energia limpa, pois sua combustão gera apenas vapor de água. A reforma a vapor do etanol é considerada um processo vantajoso para a obtenção de hidrogênio, pois apresenta alto rendimento no produto, é um processo neutro em carbono e a matéria-prima pode vir de fontes de biomassa. O processo de reforma produz uma corrente gasosa composta principalmente por hidrogênio, metano, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Portanto, o presente estudo se propôs construir e testar um sistema interferométrico, com a finalidade de identificar a composição desses gases na mistura resultante da reforma a vapor, utilizando medidas de índice de refração. A refratometria é uma técnica usada para determinar a composição de misturas gasosas, através das regras refrativas de misturas. Para atingir o objetivo deste trabalho foi utilizada a regra de mistura de Gladstone-Dale, levando-se em consideração a temperatura de cada amostra. Para realizar os experimentos foi feita uma montagem composta por três elementos principais, um interferômetro de Michelson, iluminado por lasers emitindo a 632,8 nm, 532 nm, 655,3 nm e 850 nm; um sistema de vácuo com uma bomba mecânica, que realiza a medição da pressão absoluta, e um sistema para a contagem de franjas de interferência. Para testar a validade desse arranjo, foram realizados experimentos com o ar atmosférico e com os gases puros de argônio, nitrogênio e dióxido de carbono, que apresentaram resultados satisfatórios, próximos aos da literatura, com baixos desvios experimentais. Também foi efetuada uma análise para uma mistura binária, contendo argônio e nitrogênio, que apresentou resultados aceitáveis ao compará-los com os valores obtidos pela regra de Gladstone-Dale, sendo que os desvios experimentais não ultrapassaram de 1,5%. A mesma comparação foi realizada para o ar atmosférico e verificou-se que os desvios foram menores que 0,5%, validando o sistema interferométrico utilizado. Por fim, foi demonstrado que é possível determinar a composição de uma mistura gasosa nesse sistema através da regra de Gladstone-Dale e utilizando lasers com comprimentos de ondas mais afastados