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dc.creatorPinheiro, Lucas Avila
dc.date.accessioned2025-08-18T16:21:44Z
dc.date.available2025-08-18T16:21:44Z
dc.date.issued2025-07-04
dc.identifier.citationPINHEIRO, Lucas Avila. Explorando a termodinâmica e dinâmica do CO2 com modelos computacionais rígidos. 2025. 114 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/17091
dc.description.abstractThis study investigates the thermodynamic and dynamic behavior of carbon dioxide (CO2) under subcritical and supercritical conditions, covering a wide range of temperatures (228 to 500K) and pressures (1 to 150 atm). Using molecular dynamics (MD) simulations with well-established rigid models—EPM2 and TraPPE-small—structural, thermodynamic, and transport properties were analyzed. Both models showed good agreement with experimental data for the liquid-vapor coexistence curves, validating their applicability in describing CO2 under the simulated conditions. Radial distribution functions (RDF) revealed significant structural differences between the liquid, gas, liquid-gas coexistence, and supercritical phases, reflecting molecular reorganization in these regions. Mean squared displacement (MSD) analyses indicated a consistent increase in CO2 diffusivity with rising temperature at all simulated pressures (25.85, 44.41, 72.045, and 150 atm). For example, an increase from 5.2 × 10−9,m2/s at 300K to 1.8 × 10−8,m2/s at 500 K was observed at 150 atm, reflecting the enhanced molecular mobility in the supercritical regime. In addition, thermodynamic properties derived from response functions, such as the heat capacity at constant volume, adequately captured phase transitions, providing deeper insights into the fluid’s behavior. The results obtained highlight the effectiveness of MD simulations with rigid models in representing CO2 and their relevance for understanding phenomena under extreme conditions, as encountered in emerging technologies. Although this work is restricted to rigid models, its findings contribute to future investigations aimed at applications such as supercritical fluid extraction and preliminary studies in contexts related to Carbon Capture and Storage (CCS), provided they are validated by complementary approaches.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectDióxido de carbonopt_BR
dc.subjectComportamento de fasespt_BR
dc.subjectDinâmica molecularpt_BR
dc.subjectLAMMPSpt_BR
dc.subjectModelos rígidospt_BR
dc.subjectIsóbaras subcríticas e supercríticaspt_BR
dc.titleExplorando a termodinâmica e dinâmica do CO2 com modelos computacionais rígidospt_BR
dc.title.alternativeExploring the thermodynamics and dynamics of CO2 with rigid computational modelspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-4863-7524pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1007858506514671pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-8025-6529pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9477024092198309pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Moraes, Elizane Efigenia
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1969861781294467pt_BR
dc.description.resumoEste estudo investiga o comportamento termodinâmico e dinâmico do dióxido de carbono (CO2) em condições sub e supercríticas, cobrindo uma ampla faixa de temperaturas (228 a 500 K) e pressões (1 a 150 atm). Utilizando simulações de dinâmica molecular (MD) com modelos rígidos bem estabelecidos — EPM2 e TraPPE-small — foram analisadas propriedades estruturais, termodinâmicas e de transporte. Ambos os modelos demonstraram boa concordância com dados experimentais nas curvas de coexistência líquido-vapor, validando sua aplicabilidade na descrição do CO2 sob as condições simuladas. As funções de distribuição radial (RDF) revelaram diferenças estruturais significativas entre as fases líquida, gasosa, coexistência líquido-gás e supercrítica, refletindo a reorganização molecular nessas regiões. Já as análises de deslocamento quadrático médio (MSD) mostraram aumento consistente na difusividade do CO2 com a elevação da temperatura, em todas as pressões simuladas (25,85; 44,41; 72,045 e 150 atm). Por exemplo, observou-se um crescimento de 5,2 × 10−9 m2/s a 300 K para 1,8 × 10−8 m2/s a 500 K, nas condições de 150 atm, refletindo o aumento da mobilidade molecular em regime supercrítico. Além disso, propriedades termodinâmicas derivadas de funções resposta, como a capacidade calorífica a volume constante, capturaram adequadamente as transições de fase, oferecendo uma visão aprofundada do comportamento do fluido. Os resultados obtidos evidenciam a eficácia das simulações de MD com modelos rígidos na representação do CO2 e sua relevância para o entendimento de fenômenos em condições extremas, como as encontradas em tecnologias emergentes. Embora este trabalho se restrinja a modelos rígidos, seus achados contribuem para futuras investigações voltadas a aplicações como extração com fluido supercrítico e estudos preliminares em contextos relacionados à Captura e Armazenamento de Carbono (CCS), desde que validadas por abordagens complementares.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Bordin, José Rafael
dc.subject.cnpq1FISICApt_BR


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