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8/11/2019 ATPS DE TERMODINMICA.doc

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ATPS DE TERMODINMICA

DEFINIO E CONCEITOS FUNDAMENTAIS. SUBSTANCIAS PURAS E

PROPRIEDADES

Etapa 1- Passo (1)

Intro!"#o$ O %!& ' T&ron*+a , Sst&a T&ron*+o

a parte da fsica que estuda as relaes quantitativas e as possibilidades de

transformao da energia calorfica em energia mecnica e vice-versa; num sentido maisgeral, o estudo das relaes entre o calor e outras formas de energia, ou o estudo das

interaes entre os sistemas materiais e os seus efeitos nos estados desses sistemas.

!icion"rio da #orto $ditora % #ortugal&.

o ramo da fsica que estuda as relaes entre o calor trocado, representado pela letra

', e o trabal(o reali)ado, representado pela letra *, num determinado processo fsico que

envolve a presena de um corpo e+ou sistema e o meio eterior. atravs das variaes de

temperatura, presso e volume, que a fsica busca compreender o comportamento e as

transformaes que ocorrem na nature)a.

rigem etimolgica/ derivao do grego ------- 0(rme 12alor3 4 !5namis 16ora

7"rios cientistas contriburam para o desenvolvimento da termodinmica cl"ssica e

suas leis, tais como/ 8icolas 9onard :adi 2arnot ?@&;Aulius Bobert CaDer >E -

>&; Budolf Aulius $manuel 2lausius >@@ % >>>&;Aames #rescott Aoule >> - >>=&;Fermann 9udGig 6erdinand von Felm(olt) >@ - >=E&;Hermain Fenri Fess >I@ -

>JI&; Carcelin-#ierre Kert(elot >@< - =I@@ %

>>>&;Lilliam 0(omson 9ord Melvin& >@E - =I? - >EE % =IO&;Aosia( Lilliard Hibbs >?= - =I?&;Lalt(er

Fermann 8erst >OE - =E&;Ca Marl 9udGig #lancN >J> - =E


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ETAPA 1- Passo (&%!p&)

1 - P&s%!sar +oo !n+ona o sst&a & r&r/&ra"#o & ! otor & +o0!st#o

nt&rna %!a2 ' o tpo & s!0st*n+a !t23aa +oo 24%!o & arr&&+&nto & %!as as

s!as propr&a&s.

8os motores a combusto interna o calor que c(ega R estrutura dos mesmos devido Rs

eploses e aos atritos ocasionado entre as suas partes mveis deve ser rapidamente entregue

ao ar ambiente. $m outras palavras, o motor precisa ser rapidamente arrefecido. Cas como

fa)e-lo do modo mais r"pido e eficiente possvelS F" dois sistemas cl"ssicos de refrigerao,

desde a origem da (istria dos motores/ sistema de refrigerao a ar e o sistema derefrigerao 9quida.

sistema de arrefecimento a ar mais leve. $m ve) de (aver um lquido circulando

pelo motor, o bloco e o cabeote so dotados de aletas que aumentam a "rea de absoro de

calor e de contato com o ar, condu)indo o calor para longe do motor. Pma potente ventoin(a

fora o ar sobre essas aletas, que resfriam o motor ao acelerar a transferTncia de calor para o

ar. 'uando o motor eposto ao fluo de ar, como nas motocicletas, a ventoin(a pode ser

dispensada.

sistema de refrigerao 9iquida mais eficiente. Pm moderno sistema de

refrigerao lquida composto por v"rias partes/ radiador, a camisa liquida dos cilindros

ou camisa dUagua&, as mangueiras de coneo ou mangotes&, o ventilador, a bomba dUagua, a

tampa do radiador, a v"lvula termost"tica e o liquido refrigerante. radiador respons"vel

direto pela manuteno da temperatura do liquido de refrigerao do motor e destinado

especialmente a propiciar uma troca de calor entre dois fluidos, o liquido refrigerante e o ar

ambiente. liquido mais comumente utili)ado a "gua devido ao elevado valor do seu calor

especfico e tambm ao alto valor do seu calor de vapori)ao, mas no o Vnico. $m =@>>-=


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eleva o ponto de ebulio da mistura e baia o seu ponto de congelamento. seu uso em

radiadores permite que os mesmos operem em temperaturas mais altas do que as (abituais.

Wbaio tem-se o quadro comparativo da eficiTncia e um tal produto em relao R "gua pura/

- Coparar a %!anta& & 5/!a & & ar n&+&ss5ras para propor+onar a &sa

r&r/&ra"#o a ! otor & a!to67&2.

:abe-se que o calor sensvel depende da massa m&, do calor especfico c& e da

variao de temperatura do corpo X0&. W partir dessas consideraes encontra-se a relao

entre essas vari"veis para a quantidade de calor.

8 9 .+.:T.

'uando se compara a quantidade de "gua e de ar para refrigerar um motor preciso ter

em mente que o importante a massa das substncias, e no o volume, pois o mesmo

influenciado pela temperatura. 'uanto maior a temperatura, maior ser" o volume, e menor

ser" sua massa, pois a densidade diminuiria. #ara provocar as mesmas refrigeraes ambas

substancias devem ter a mesma temperatura seguindo a frmula da quantidade de calor temos/

!ados/ 2ar Y I.@Ecal+gZ2 ; 2(@o Y ,I cal+gZ2

'arY'(@o

mar& car& Xtar& Y m(@o& c(@o& Xt(@o&

mar& car& Y m(@o& c(@o&

c(@o&+car& Ymar&+m(@I&

+I.@EYm(@o& +mar&

E Y m(@o& +mar&

2oncluso/ #ara Ng de F@ necess"rio Ng de ar


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Passo ; (E%!p&)

1- P&s%!sar %!a2 a a!st+ar a port*n+a &ss& tpo & &"#o & r&2a"#o ? +o0!st#o o

+o0!st47&2.

6a)endo a regulagem da temperatura do fluido, o motor trabal(a na sua temperaturanormal e aumenta o rendimento do motor e consequentemente redu) o consumo de

combustvel.

;- Con7&rt&r a t&p&rat!ra 5


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utili)ada na 'umica e 6sica. utili)ado para medir a temperatura absoluta de um obQeto,

com )ero absoluto sendo I M.

Nelvin recebeu este nome em (omenagem ao fsico e engen(eiro irlandTs Lilliam0(omson, que se tornou o primeiro 9orde Melvin quando foi feito par do Beino Pnido.

$nquanto unidade do :\, o Nelvin no deve ser precedido pelas palavras grau ou graus ou o

smbolo ], como em grau 2elsius ou 6a(ren(eit. \sto acontece porque estas so escalas de

medio, enquanto o Nelvin uma unidade de medio. 'uando o Nelvin foi introdu)ido em

=JE na I^ 2H#C, Besoluo ?, 2B I e incio de ==I, principalmente em previses do

tempo em redes de r"dio e televiso europeias como a KK2, a \07, e B0.

W escala Far&n&tfoi utili)ada principalmente pelos pases que foram coloni)ados

pelos britnicos, mas seu uso atualmente se restringe a poucos pases de lngua inglesa, como

os $stados Pnidos Nelvin smbolo/ M& o nome da unidade de base do :istema

\nternacional de Pnidades :\& para a grande)a temperatura termodinmica.

Passo (E%!p&)

Coparar o +o&+&nt& & 2ata"#o t'r+a a /aso2na & o 52+oo2 & 7&r+ar

& %!& or5ro ' as 7antaoso o a0ast&+&nto +o &ss&s +o0!st47&s 0as&ao &

propr&a&s 4s+as +oo &nsa& & t&p&rat!ra.

W gasolina quanto mais fria, maior sua densidade relao entre massa e volume&,

ento, mel(or abastecer nessa situao. 2omo o processo de absoro de calor no algo

instantneo, o combustvel estar" mais frio no incio da man(, pois passou a noite toda

perdendo calor, enquanto no fim da noite, estar" mais quente. mel(or (or"rio para abastecer


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o seu veculo, ento, no incio da man(, pois o combustvel no tanque do posto estar" mais

frio. 2omo eemplo, um carro abastecido com JI litros de gasolina a @I ]2, estacionado no

sol durante todo o dia, no fim do dia a uma temperatura de ?J ]2, ter" o volume de gasolina

aumentado em I,= litros.

``````````````````````````````````````````````````````````````````````

aso2na$ Cassa especfica Y I,OO M(dm? 2oeficiente de dilatao Y =,O I-E @I -

@@IZ2& #onto de fuso Z2 Y -=J,? #onto de ebulio Z2 Y O>,


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Passo (&%!p&)

1- P&s%!sar & 27ros a 5r&a r&7stas & ornas o! st&s a nt&rn&t os oos &

trans&rn+a & +a2or %!& o+orr& nos otor&s a!toot7os as &%!a"J&s &n7o27as & o

s/n+ao & +aa t&ro & +oo &ss&s oos a&ta o &s&p&no o +arro.

Con!"#o/ Codo de transferTncia em slidos e lquidos em repouso. W intensidade

funo do material e do gradiente de temperatura. o modo de transferTncia de calor no

cabeote, paredes do cilindro, pisto, bloco e coletores, onde/

qY6luo de calor L+m&; MYcondutividade trmicaL+m+M& e WY "rea de transferTncia m&.

Con7&+"#o$ Codo de transferTncia entre fluidos e uma superfcie slida; W

intensidade funo do fluido, do movimento relativo da diferena de temperaturas. 8omotor a conveco forada, em regime turbulento, pois eiste bombeamento dos fluidos. W

conveco depende de relaes empricas especficas para cada tipo de escoamento e

geometria. o modo de transferTncia de calor entre os gases e lquidos e as paredes dos

componentes do motor.

nde/( Y coeficiente de transferTncia de calor por conveco

L+m+M& ; 0G Y temperatura da superfcie da parede slida M& e 0Y temperatura mdia do

fluido M& .

Raa"#o$Codo de transferTncia entre corpos quentes e frios por meio de emisso e

absoro de ondas eletromagnticas. W intensidade funo da diferena de temperaturas. W

radiao depende de parmetros de forma, absoro e emissividade especficos para cada tipo


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material e geometria. um modo secund"rio de transferTncia de calor entre os gases quentes

durante a queima e as paredes do cilindro.

mais significativo em motores de ignio por compresso ciclo !iesel& devido a

presena de fuligem durante uma fase da queima do combustvel no cilindro.

nde/Y constante de :tefan-Kolt)mann Y J,O

L+m@+ME; Y emissividade; 6f Y fator de forma; 0G Y temperatura da superfcie da parede

slida M&; 0g Y temperatura mdia do fluido M&.

#rodu)-se outros efeitos tambm/ - $feitos nos componentes do motor temperaturas

maior no pisto; 0emperatura maior no entro do pisto.&

Passo ; (&%!p&)

1- R&2a+onar &ss&s oos & trans&rn+a ?s propr&a&s os at&ras %!&

+opJ& o otor.

W transferTncia de calor afeta o desempen(o, a eficiTncia e as emisses dos motores

atravs dos seguintes parmetros/ ` 0emperatura e presso dos gases de combustoafeta

potTncia Vtil&; ` 2onsumo especfico de combustvel; ` !etonao troca de calor para os

gases no queimados& que limita a taa de compresso; ` Wquecimento da v"lvula de eausto

afeta a eficiTncia volumtrica de admisso&; ` $misses de 2 e F2 queimados na

eausto; ` 0emperatura dos gases de eausto $H0& que controla turbo compressores e

recuperadores; ` Wquecimento do leo maior atrito&; ` $panso trmica dos componentes

pisto, anis, cilindro, cabeote, etc.&; 2arrega o sistema de resfriamento e seus

acessrios; ` 0emperatura m"ima tpica do g"s queimado/ @@II Z2 @JII M&

` 0emperatura m"ima do material da parede do cilindro/ ` 6erro fundido EII Z2 O


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Passo (&%!p&)

P&s%!sar & 27ros a 5r&a r&7stas & ornas o! st&s a nt&rn&t +oo o+orr& o

&sp&r4+o na ora & +a2or no otor & ! a!to67&2 & %!as as no7as t&+no2o/as

0as&aas & at&ras t&ro&2'tr+os.

Pma descrio detal(ada da distribuio da energia no motor a combusto interna

apresentada por FeDGood =>>&, mostrando a transformao da energia qumica

do combustvel nos diferentes processos de transferTncia de calor e de reali)ao

de trabal(o. #ode-se apreciar que somente uma parte do total da energia da combusto

transferida diretamente ao eio. Wproimadamente


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sistema eltrico que tiver uma diferena de temperatura, possvel controlar eltrons que

ten(am uma energia especfica. \sto significa que, se o material nanoestruturado for proQetado

para permitir apenas o fluo desse tipo de eltron, atinge-se um novo tipo de equilbrio, no

qual os eltrons no migram espontaneamente do quente para o frio. 2omo o sistema no

ficar" verdadeiramente em equilbrio, o fluo de eltrons pode ser revertido, permitindo que

um equipamento funcione na eficiTncia m"ima possvel. #ara os motores de carro, essa

eficiTncia m"ima teoria con(ecida como limite de 2arnot. s pesquisadores acreditam que

a tecnologia atual Q" possibilite que seus materiais nanoestruturados criem equipamentos que

atinQam JI[ do limite de 2arnot. s mais eficientes materiais termoeltricos con(ecidos (oQe

atingem apenas J[ desse limite. trabal(o foi apresentado neste Vltimo dia J de Wbril, na

2onferTncia de !ispositivos em 8anoescala e \ntegrao de :istemas, reali)ada em Fouston,nos $stados Pnidos.

Kibliografia (ttp/++GGG.brasilescola.com+fisica+termodinamica.(tm (ttp/++GGG.infoescola.co

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(ttp/++educacao.uol.com.br+disciplinas+quimica+anticongelantes-liquidos-de-arrefecimento-e-a

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(ttp/++GGG.demec.ufmg.br+disciplinas+emaI?+Wula?`.pdf

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