Programa para o cálculo de fluxos de população correspondentes aos processos V-V e V-V' em colisões moleculares do sistema OH (v' ,j') + O2 (v'', j'')

Abstract

O projeto busca desenvolver em dois anos um pacote computacional capaz de modelar reações químicas de interesse atmosférico. Especificadamente a reação do O2 (v') + OH (v'), oxigênio moleculare da hidro - xila vibracionalmente excitados, proposta como uma nova fonte para a formação de O3 (ozônio) [1]. Este trabalho tem como motivação o chamado problema do "Déficit de Ozônio", consistente na diferença exis - tente entre as concentrações do ozônio esperado, considerando os estudos teóricos, quando comparado aos dados experimentais, o que indica que ainda existem fontes de O3 que não estão sendo consideradas. Na primeira etapa do projeto foi desenvolvido um pacote computacional paralelizado que recebeu o nome de OZONE1DP, que possui uma interface escrita em C++ que liga os cálculos introduzidos ao pacote computacional CVODE [2]. O pacote OZONE1DP calcula equações diferenciais ordinárias (rígidas e não- rígidas) com alta precisão. Para validar o pacote computacional foi introduzido um problema que prevê um sistema homogêneo de N2 (nitrogênio molecular), para o qual os processos de relaxação vibra - cional mais prováveis durante as colisões são aqueles que correspondem às trocas de um quantum o que leva a troca entre três níveis vibracionais da molécula. Esse problema foi resolvido por Treanor em 1968 [3]. As equações foram introduzidas no pacote e adaptadas de forma a gerar menos custo computacional. As equações foram resolvidas utilizando os processos V-V (vibration-vibration), onde ocorre a conserva - ção da energia interna da molécula, e V-V, V-T (vibration-vibration e vibration- translation), onde ocorre a perda da energia interna da molécula que é convertida em energia translacional. O OZONE1DP conse - guiu chegar na função de distribuição de Treanor, nos processos V-V, e na função de distribuição de Bolztmann, nos processos V-V, V-T, assim como previsto por Treanor em 1968. Com a finalidade de fa - zer comparações com outras moléculas, foram calculados os parâmetros moleculares do O2 , espécie de interesse do projeto global. Determinados esses parâmetros foram realizados cálculos para um sistema molecular formado por O2 considerando somente os processos VV. Percebeu-se que o sistema formado por N2 chega em uma solução estacionária mais rápido que um sistema formado por O2. Isso ocorre por - que o oxigênio molecular possui mais níveis vibracionais que o nitrogênio molecular e também porque a probabilidade de colisão do N2 é maior que o do O2.