ATPS TERMODINAMICA

ATPS TERMODINAMICA

ETAPA 1

PASSO 1

Termodinâmica – Do Grego Therme significa Calor, e Dynamis significa potencia. Termodinâmica é o ramo da física que investiga as leis e processos que regem as relações entre calor, trabalho e outras formas de transformações de energia, mais especificamente as mudanças de energia que a disponibilizem para a realização de trabalho.

Sistema Termodinâmico

Sistema termodinâmico - Consiste em uma quantidade de matéria ou região para a qual nossa atenção está voltada. Demarcamos um sistema termodinâmico em função daquilo que desejamos calcular. Tudo que se situa fora do sistema termodinâmico é chamado MEIO ou VIZINHANÇA.

O sistema termodinâmico a ser estudado é demarcado através de uma FRONTEIRA ou SUPERFÍCIE DE CONTROLE a qual pode ser móvel, fixa, real ou imaginária

Sistema Fechado - É o sistema termodinâmico no qual não há fluxo de massa através das fronteiras que definem o sistema.

Volume de Controle - Ao contrário do sistema fechado, é o sistema termodinâmico no qual ocorre fluxo de massa através da superfície de controle que definem o sistema.

Assim, dependendo da interação entre o sistema termodinâmico definido para estudo, e a vizinhança, chamaremos a essa região de Sistema Fechado ( demarcado pela fronteira ) ou Volume de Controle ( demarcado pela superfície de controle) conforme se verifique as definições acima citadas. Exemplo de Sistema Fechado e Volume de Controle

A figura 1.1-1 é um sistema termodinâmico fechado, pois não há fluxo de massa através das fronteiras do sistema, embora haja fluxo de calor.

A figura 1.1-2, por sua vez, constitui um volume de controle pois temos fluxo de massa atravessando a superfície de controle do sistema.

Fig. 1.1-1 - Sistema fechado Fig. 1 .1-2 - Volume de controle

Sistema Isolado - Dizemos que um sistema termodinâmico é isolado quando não existe qualquer interação entre o sistema termodinâmico e a sua vizinhança. (ou seja, através das fronteiras não ocorre fluxo de calor, massa, trabalho etc.).

Principais cientistas que contribuíram para o desenvolvimento da termodinâmica clássica.

PASSO 2

Como funciona o sistema de refrigeração de um motor.

A maioria dos motores é refrigerada a água e possuem um sistema de circulação no qual a água percorre os dutos internos do motor efetuando a troca de calor. A água passa pelo bloco do motor e refrigera a parte metálica que se encontra com temperatura elevada, o líquido esquenta e vai para o radiador onde o água é resfriada. Esse sistema faz com que o motor mantenha uma temperatura estabilizada. Para se ter uma idéia das temperaturas internas do motor saiba que no momento da combustão a temperatura chega a 2.000°c e na saída dos gazes resultantes da combustão gira em torno de 1.300°c .

Fluido

Os carros rodam em regiões muito diversas – em alguns lugares a temperatura pode ficar abaixo de 0; em outros, muito acima de 40º C. Por isso, qualquer fluido usado no arrefecimento do motor precisa ter um ponto de congelamento muito baixo, um ponto de ebulição muito alto e deve ter a capacidade de armazenar muito calor.

A água é um dos fluidos mais eficazes na conservação de calor, mas ela congela numa temperatura muito alta para ser usada em motores de automóveis. O fluido que a maioria dos carros usa é uma mistura de água e etileno-glicol (C2H6O2), também conhecido como aditivo de radiador ou anticongelante. Adicionando-se etileno-glicol à água, os pontos de ebulição e de congelamento melhoram significativamente.

PASSO 3

A temperatura do líquido de arrefecimento pode chegar, às vezes, de 121º C a 135º C. Mesmo com a adição do etileno-glicol, essas temperaturas ferveriam o líquido de arrefecimento; logo, algo mais tem de ser feito para elevar o ponto de ebulição.

O sistema de arrefecimento usa pressão para elevar ainda mais o ponto de ebulição do líquido de arrefecimento. Assim como a temperatura de ebulição é mais alta numa panela de pressão, a temperatura do líquido de arrefecimento ficará mais alta se o sistema for pressurizado. A maioria dos carros tem um limite de pressão de 14 a 15 libras por polegada quadrada (lb/pol²), ou 0,96 a 1,03 bar, o que aumenta o ponto de ebulição outros 25º C, permitindo que o líquido de arref ecimento suporte as altas temperaturas.

Termostato

Qualquer motor de carro resfriado a líquido tem um pequeno dispositivo chamado termostato, localizado entre o motor e o radiador. O termostato, na maioria dos carros, tem cerca de 5 cm de diâmetro. Sua função é bloquear o fluxo do líquido de resfriamento para o radiador até que o motor esteja aquecido o suficiente. Quando o motor está frio, o líquido circula apenas no bloco e no cabeçote, sem chegar ao radiador e, desse modo, aquece-se mais rapidamente. Depois que ele tiver atingido sua temperatura operacional (geralmente cerca de 95ºC), o termostato será aberto. Ao permitir que o motor se aqueça o mais rápido possível, o termostato reduz seu desgaste, os depósitos e as emissões. Inversamente, evita que o motor esfrie demais, como numa descida de serra prolongada.

Temperaturas

Escala Celsius

A mais popular das três, a escala Celsius é a mais usada no Brasil e na maior parte dos países do mundo. Esta escala tem como pontos de referência as temperaturas de congelamento da água sob pressão normal (0°C) e a de ebulição da água sob pressão normal (100°C). Foi oficializada em 1742, pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius.

Escala Fahrenheit

Bastante utilizada nos países de língua inglesa e no mundo científico, esta escala tem como referência a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0°F) e a temperatura do corpo humano (100ºF). Foi criada em 1708, pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit.

Comparando com a escala Celsius, tem-se a seguinte equivalência:

0°C