Termodinamica

Etapa 1

Aula tema;definição e conceitos fundamentais substancias puras e propriedades.

Passo 1

Definição da palavra termodinâmica

A termodinâmica (dogrego θερμη, therme, significa "calor" e δυναμις, dynamis, significa "potencia") é o ramo da fisica que estuda as causas e os efeitos de mudanças natemperatura, pressão e volume e de outras grandezas termodinamicas fundamentais em casos menos gerais - em sistemas físicos em escala macroscópica . Grosso modo, calor significa "energia" em trânsito, e dinâmica se relaciona com "movimento". Por isso, em essência, a termodinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento. Historicamente, a termodinâmica se desenvolveu pela necessidade de aumentar-se a eficiência das primeiras máquinas a vapor, sendo em essência uma ciência experimental, que diz respeito apenas a propriedades macroscópicas ou de grande escala da matéria e energia.

A termodinâmica surgiu em 1650, Otto Von Guericke foi seu criador. Ele foi o responsável pela criação da primeira bomba a vácuo do mundo. Anos depois Robert Boyle tomou conhecimento dos experimentos de Otto, e juntamente com Robert Hooke, construiu uma bomba de ar. Com essa bomba, Boyle e Hooke perceberam a relação entre pressão, volume e temperatura, com essa descoberta Boyle formulou uma lei que estabelece que a pressão e o volume são inversamente proporcionais. Essa lei ficou conhecida como Lei de Boyle.

Passo 2

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.

Em carros há dois tipos de arrefecimentos aplicados : o arrefecimento a líquido e arrefecimento a ar.

No arrefecimento liquido o fluido circula 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 transfere o calor do fluido para o ar que passa pelo radiador.

No arrefecimento 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

113° C

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

Q= m.c.∆T m.cágua.∆T = m.car∆T m.água = c.água m.ar C.ar

c.água = 4.186 J\Kg.K = 4.186 J\Kg.K c.ar = 1.000J\Kg.K

Logo,

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

Passo 3

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.

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, pois identifica a temperatura do motor. Nos momentos mais frios o motor necessita de mais combustível.

2- Justificar a importância desse tipo de medição em relação à combustão do combustível.

Fazendo a regulagem da temperatura do fluido, o motor trabalha na sua temperatura normal e aumenta o rendimento do motor e consequentemente reduz o consumo de combustível.

3- Converter a temperatura máxima e mínima encontradas e a diferença entre elas em outras duas escalas termométricas, a Kelvin e Fahrenheit.

-12ºC para congelamento e 197,3ºC para ebulição

Kelvin Congelamento: -285.15ºK Ebulição: 470,45ºK K = °C + 273,15 Fahrenheit Congelamento: - 53,6ºF Ebulição: 387,14ºF °F = °C × 1,8 + 32

4- Comentário sobre a utilização dessas escalas em outros países: A escala Celsius é usada em quase todo o mundo cotidianamente, apesar de ter sido chamada de centigrama até o final de 1980 e início de 1990, principalmente em previsões do tempo em redes de rádio e televisão europeias como a BBC, a ITV, e RTÉ. A escala Fahrenheit foi utilizada principalmente pelos países que foram colonizados pelos britânicos, mas seu uso atualmente se restringe a poucos países de língua inglesa, como os Estados Unidos O kelvin (símbolo: K) é o nome da unidade de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) para a grandeza temperatura termodinâmica. O kelvin é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água.

Passo 4

Comparar o coeficiente de dilatação térmica da gasolina e do álcool e verificar em que horário é mais vantajoso o abastecimento com esses combustíveis, baseado em propriedades físicas como densidade e temperatura.

Gasolina Massa específica = 0,66 Kh\dm3Coeficiente de dilatação = 9,6 x 10-4 (20 - 220ºC) Ponto de fusão ºC = -95,3 Ponto de ebulição ºC = 68,74

Álcool Massa especifica = 0,79 Kg\dm3Coeficiente de dilatação = 1100 x 10-6(0 – 60ºC) Ponto