Sobre a medição da velocidade do som em líquidos e a determinação rigorosa de propriedades termodinâmicas de difícil medição direta

A determinação experimental direta de propriedades termofísicas sob alta pressão, como densidade, expansibilidade térmica, compressibilidade isotérmica e capacidade térmica é bastante difícil. A velocidade do som é uma das ferramentas mais úteis para a determinação dessas propriedades termodinâmicas de forma indireta, o que é feito por meio de metodologias que utilizam integração numérica [19,20].

(...) Em 1934, Swanson relatou medições da velocidade do som em hidrocarbonetos realizadas a pressões até 30 MPa e em temperaturas próximas a 298,15 K usando um interferómetro supersónico [21].

Uma (...) aplicação importante é que a velocidade dos dados sonoros é utilizada para calcular os dados pVT de forma vantajosa. Neste caso, os dados de velocidade do som são utilizados num conjunto de equações termodinâmicas combinadas com métodos numéricos de integração e derivação, para gerar valores de densidade, expansibilidade térmica, compressibilidade isotérmica e capacidade calorífica [19,20]. Utilizando os métodos de cálculo otimizados, podem ser obtidos valores de densidade de alta qualidade com pequenas incertezas, que possuem magnitude de incerteza a nível da das experiências ou até menor.

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Fonte: A. P. V. Egas, , N. M. C. Talavera-Prieto, A. G. M. Ferreira, , J. B. Santos,  M. J.Santos, , Z. L. Almeida, I. M. A.Fonseca, Speed of sound and derived thermodynamic properties of glycerol. The Journal of Chemical Thermodynamics, 156 (2021) 106367.

Como é medida a velocidade do som em líquidos?

Para medir a velocidade de propagação do som (...) um célula cilíndrica é composta por uma cavidade de aço inoxidável com diâmetro e comprimento de 12 mm e 15,5 mm, respectivamente, para acomodar os líquidos de teste. Dois transdutores ultrassônicos de 5 MHz são montados em cavidades perfuradas nas superfícies do plano da célula, um atuando como transmissor e o outro como receptor. (...) Um gerador de pulso de banda larga é usado para excitar o transdutor do transmissor. A onda acústica propaga-se através do líquido de teste e é recolhida no receptor. Em seguida, o sinal é amplificado e exibido no osciloscópio e transferido para o computador para processamento.

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Fonte:  A. F. G.Lopes,  M. del C. Talavera-Prieto , A. G. M. Ferreira, J. B. Santos,  M. J.Santos, A. T. G. Portugal,  (2014). Speed of sound in pure fatty acid methyl esters and biodiesel fuels. Fuel, 116, 242–254.