O programa integrador gera dados que podem ser interpretados diretamente na tela do computador. Estes gráficos indicam todos os aspectos do experimento e, como exemplo, será mostrado o resultado D da Figura 28a, buscando um melhor entendimento do programa e apontando outros aspectos do resultado obtido naquele experimento.
O desenvolvimento deste programa de cálculo foi necessário para agilizar o trabalho de interpretação de dados. Sem ele, uma única isoterma levaria cerca de dois a três dias para ser computada.
Os gráficos do programa integrador são gerados e dispostos em janelas na tela do computador e o operador pode visualizar o comportamento das medidas, os dados gerados e as respectivas isotermas quantitativa e isotermas calorimétrica diferenciais, em conjunto.
Os pontos das isotermas são automaticamente tabelados em um arquivo de texto (*.txt), gerado concomitantemente pelo programa integrador durante sua execução e lançados na tabela, cujo aspecto foi exemplificado na Tabela 4.
As linhas lógicas do programa estão no anexo e tal programa utiliza uma função de integração numérica do trapézio, que é uma função disponível no pacote do Scilab (handle-function) adequado para calcular áreas de curvas espectroscópicas. As linhas de comando do programa integrador são executadas, uma por uma, gerando concomitantemente os resultados gráficos e a Tabela de dados das isotermas.
Na Figura 30 pode ser visto o primeiro conjunto de gráficos de análise gerado pelo programa integrador (as figuras foram exportadas diretamente do programa Scilab para este texto).
Figura 30: Três primeiros conjuntos de gráficos de análise dos seis conjuntos gerados pelo programa integrador, para um processo etanol/sílica-gel.
No topo, dois gráficos mostram a variação de pressão (à esquerda) e o sinal do calorímetro (à direita), exatamente como registrado pelo SDG. Observa-se a posição dos marcadores digitais nestas figuras. Estas duas figuras mostram que a adsorção ocorreu até a saturação da sílica em uma pressão de 10 mmHg de etanol.
O mesmo pode ser observado nos picos do sinal do calorímetro, diminuindo progressivamente à medida que a superfície é recoberta. Este aspecto mostra que é possível medir a cobertura parcial da superfície do material até uma pressão de equilíbrio desejada utilizando-se o SDG (limitada pela faixa de medida do sensor de pressão).
É preciso chamar a atenção para o fato de esta quantidade total não ser a capacidade máxima de adsorção do material e sim uma quantidade máxima atingida na pressão de equilíbrio do experimento.
É importante observar que esta pressão de equilíbrio máxima é escolhida
pelo operador (no painel do controlador) no início do experimento. Quando a
pressão de equilíbrio da última dose aplicada for maior ou igual ao valor máximo desejado, o SDG não abre mais a válvula B e para de se admitir mais gás para o volume da linha nas doses seguintes. Mesmo assim, a sincronia de abertura e fechamento da válvula A segue sem alteração.
Mais uma vez, o sinal do calorímetro mostra que a linha base não sofre alteração significativa devido ao movimento da válvula A, pois a amostra foi saturada após 20 horas de experimento e o calorímetro continuou executando a abertura e fechamento da válvula A, mesmo não havendo mais adsorção. A ação da válvula quase não aparece no gráfico quando comparada com os sinais dos eventos de adsorção.
No centro da figura 30 observam-se três gráficos indicando a pressão inicial e final de cada dose dado pelos marcadores digitais (à esquerda), as curvas do calorímetro nos intervalos de integração reunidas em um mesmo gráfico (ao meio) e o resultado da isoterma calorimétrica diferencial pura(azul) e corrigida por uma
correção linear da linha base(vermelha)(à direita), levando a linha base do sinal do calorímetro para o zero.
Este último gráfico auxiliar mostra indica que a energia de adsorção foi de cerca de 100 kJ mol-1 com variações a partir da 10° adição. Neste gráfico, da energia acumulada na adição de cada dose titulante, o sentido mais negativo é mais exotérmico. Observa-se que para reportar as isotermas calorimétricas diferenciais o sentido é invertido e o sinal negativo aparece na legenda do eixo. A grande variação no fim da isoterma calorimétrica vem da incerteza causada nos valores de
qdif e nads (ambos quantidades muito pequenas no fim da isoterma).
Por último, ainda na parte inferior da figura 30, as duas curvas apresentam as quantidades adsorvidas em cada dose aplicada (à esquerda) e a isoterma de adsorção (à direita), ou o somatório da sua vizinha, indicando a adsorção de 120
µmol de etanol no fim do experimento. O gráfico á esquerda, que indica a quantidade adsorvida em cada dose na sequência desenvolvida, mostra que a saturação da superfície em uma pressão de 5 mmHg ocorreu na adição da 24ª.
A figura 31 mostra os outros gráficos gerados pelo programa integrador. No topo da figura 31, as curvas calorimétricas são apresentadas à esquerda, enquanto que à direita são apresentadas as curvas de pressão, todas reunidas no mesmo intervalo permitindo a comparação visual mais geral dos registros térmicos e de pressão, para as diversas doses de gás injetadas.
No centro da figura 31 é mostrada a curva calorimétrica, exatamente como registrada no SDG e a linha base utilizada nos cálculos das áreas dos picos de potência em função do tempo, baseadas nos marcadores digitais. Destaca-se, em vermelho, o ajuste automático da linha base, efetuado pelo programa integrador. Nesta parte da figura, observa-se que a linha base apresenta uma queda inicial no sentido exotérmico devido a problemas de, provavelmente, falta de tempo para se atingir o equilíbrio térmico, embora o equilíbrio químico de adsorção tenha sido atingido, conforme mostram os dados de pressão. Outras formas de ajuste da linha base são conhecidas, mas, não foram ainda aplicadas neste ponto do projeto.
Futuramente elas serão implementadas, no sentido de aperfeiçoar o programa integrador.
Na parte inferior da figura 31, apresentam-se as curvas calorimétricas “puras” reunidas e as curvas em que se faz uma correção da linha base, levando seu valor para zero.
No momento em que esses experimentos foram realizados, era possível considerar as questões de cálculo e de programação/instrumentação, o SDG se apresentava robusto, e confiável.
Figura 31: Três últimos conjuntos gráficos dos seis conjuntos gerados pelo programa integrador.
4.6 Exemplos de aplicação de alguns modelos de adsorção nos resultados do