Definição e Conceitos Fundamentais. Substâncias Puras e Propriedades

ATIVIDADES PRÁTICAS

SUPERVISIONADAS

Engenharia de Automação e Controle

6ª Série

Termodinâmica

ETAPA 1

Aula-tema: Definição e Conceitos Fundamentais. Substâncias Puras e Propriedades.

Esta atividade é importante para você compreender os fenômenos associados aos conceitos de temperatura e calor, e também para descrever um sistema termodinâmico.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Pesquisar em livros da área a definição da palavra termodinâmica, inclusive a origem etimológica, e também o que é um sistema termodinâmico. Pesquisar, ainda, os principais cientistas que contribuíram para o desenvolvimento da Termodinâmica Clássica.

Resposta: A termodinâmica é o ramo da física que estuda as relações entre o calor trocado, representado pela letra Q, e o trabalho realizado, representado pela letra τ, num determinado processo físico que envolve a presença de um corpo e/ou sistema e o meio exterior. É através das variações de temperatura, pressão e volume, que a física busca compreender o comportamento e as transformações que ocorrem na natureza.

A etimologia da palavra tem origem no idioma grego, onde εργος (ergos) significa"trabalho", a rigor e um conceito primordial aceito pela física sem definição, se refere ao potencial inato para trabalho ou realizar uma ação.

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.

Sendo os principais cientistas,

-James Watt(1736-1819)-Revolução industrial;

-Joseph Black(1728-1799)-fluido imponderável chamado “calórico”, calor latente;

-Sadi Carnot(1796-1832)-ciclo de Carnot, analogia máquina a vapor;

-Antoine Laurent de Lavoisier – foi o 1º a enunciar o principio da conservação da matéria;

-Benjamin Thompson;

-James Prescott(1818-1889).

Passo 2 (Equipe)

1- Pesquisar como funciona o sistema de refrigeração de um motor, qual é o tipo de substância utilizada como líquido de arrefecimento e quais as suas propriedades.

Resposta:

Há dois tipos de sistemas de arrefecimento encontrados em carros: arrefecimento a líquido e arrefecimento a ar.

Arrefecimento a líquido

O sistema de arrefecimento a líquido faz circular um fluido por mangueiras e partes do motor. Ao passar pelo motor quente o líquido absorve calor, resfriando o motor. Depois que o fluido deixa o motor ele passa por um trocador de calor, ou radiador, que transfereo calor do fluido para o ar que passa pelo radiador.

Arrefecimento a ar

Alguns carros mais antigos (o Fusca e seus derivados, por exemplo) e uns poucos contemporâneos usam motores refrigerados a ar. Em vez de haver um líquido circulando pelo motor, o bloco e o cabeçote são dotados de aletas que aumentam a área de absorção de calor e de contato com o ar, conduzindo o calor para longe do motor. Uma potente ventoinha força o ar sobre essas aletas, que resfriam o motor ao acelerar a transferência de calor para o ar. Quando o motor é exposto ao fluxo de ar, como nas motocicletas, a ventoinha pode ser dispensada.

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.

Água pura

50/50

C2H6O2/Água

70/30

C2H6O2/Água

Ponto de congelamento

0º C

-37º C

-55º C

Ponto de ebulição

100º C

106º C

113º C

2- Comparar a quantidade de água e de ar necessárias para proporcionar a mesma refrigeração a um motor de automóvel.

Resposta:

Q= m.c.∆T

m.cágua.∆T = m.car∆T

mágua = cágua

mar car

cágua = 4.186 J\Kg.K = 4.186J\Kg.K

car 1.000 J\Kg.K

São necessário 4.186 J\Kg.K de ar para proporcionar a mesma refrigeração da água.

Passo 3 (Equipe)

1- Pesquisar qual a faixa de temperatura em que geralmente o líquido de arrefecimento opera, e o tipo de termômetro utilizado para fazer essa medição da temperatura do motor do carro.

Resposta: O principal soluto nos líquidos de arrefecimento é o etileno glicol, (1, 2

etanodiol), álcool de fórmula HO-CH2CH2-OH. A sua temperatura de congelamento é de -12,9oC, e a de ebulição é de 197,3º.A adição de 50% de etileno glicol à água de arrefecimento faz com que a temperatura de congelamento seja inferior a -33C, e a de ebulição, superior a 160ºC.

Para medir a temperatura e utilizado um Sensor temperatura líquido de arrefecimento que Informa à central a temperatura do líquido de arrefecimento, o que é muito importante,