Termodinâmica

FACULDADE ANHANGUERA DE ANÁPOLIS

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ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

TERMODINÂMICA

                                                ENGENHARIA MECÂNICA  6º A

                                                Professor: João Bento

                                                Nomes:                                RA:

                                                Jardson Souza Peixoto                3708631620

                                                Julio César Mendes Rodrigues        3721675800

                                                Laiz Ribeiro de Souza                2300005276

                                                Randerson José Pereira                4821905000

                                                Rogério Nunes de Sousa                4203792233

                                                Ronaldo Gomes dos Santos                5828172872

                                                Wadson Ferreira da Silva                3708603042

                                                

ANÁPOLIS - GO

03-12-14

ETAPA 1         

Definição e Conceitos Fundamentais. Substâncias Puras e Propriedades

PASSO 1 (Aluno)

Defina a palavra termodinâmica, inclusive a origem etimológica, e o que é um sistema termodinâmico.

A palavra termodinâmica vem do grego, (therme = calor +dynamis = potência), calor entendemos como energia, e dinâmica se relaciona a movimento, ou seja podemos dizer que a termodinâmica estuda o movimento da energia.

Termodinâmica é o ramo da física que se dedica ao estudo das relações entre o calor e as restantes formas de energia. Analisa os efeitos das mudanças de temperatura, pressão, densidade, massa e volume nos sistemas a nível macroscópico.

A termodinâmica se desenvolveu pela necessidade de melhorar o desempenho das primeiras máquinas a vapor, sendo porém uma ciência experimental , que diz respeito apenas a propriedades macroscópicas da matéria.

Os principais cientistas que contribuíram para o desenvolvimento dessa ciência foram: Sadi Carnot, Wiliam Thomson, Rudolf Clausius, James Maxwell, Ludwig Boltzmann, Willard Gibbs, Gustav Zeuner e Jhannes der Waals. Apesar desses serem os principais cientistas, a história da termodinâmica inicia-se um pouco antes com Guericke, que em 1650 projetou e construiu a primeira bomba de vácuo do mundo, e o primeiro vácuo artificial do mundo, através dos hemisférios de Magdeburgo. Logo após este evento, o físico e químico irlandês Robert Boyle tomou ciência dos experimentos de Guericke, e em 1656, em coordenação com o cientista Hooke, construiu uma bomba de ar. A partir daí eles perceberam a correlação entre pressão, temperatura e volume. Com isso foi formulada a Lei de Boyle, a qual estabelece que a pressão e o volume são inversamente proporcionais.

Muito tempo depois em 1697 o engenheiro Thomas Savery construiu a primeira máquina a vapor, o que atraiu a atenção do cientista Carnot, “o pai da termodinâmica”.

Sistema Termodinâmico

Consiste em uma quantidade de matéria ou região para qual a nossa atenção está voltada. Demarcamos um sistema termodinâmico em função daquilo que queremos calcular. 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 no qual não há fluxo de massa através das fronteiras que definem o sistema.

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

Passo 2 (Equipe)

1 – Pesquisar como funciona o sistema de refrigeração de um motor, e as substâncias usadas como líquido de arrefecimento.

Em motores geralmente são usados radiadores e líquidos de arrefecimento, que são feitos exclusivamente para absorver calor. Um ciclo ou circuito de resfriamento funciona basicamente assim: o liquido passa por todo corpo do motor o qual sofrerá um grande aumento de calor porém com o líquido entre seus metais descarregará no mesmo parte desse calor que fica em circulação, esse que agora está quente agora passa pelo radiador que é exposto a grandes correntes de ar o que faz com que o líquido abaixe sua temperatura consideravelmente e retorne ao motor resfriando-o e conseqüentemente absorvendo mais calor e retornando ao ciclo inicial.

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 -12,9° C, e a de ebulição é de 197,3° C.

O etileno glicol é capaz de fazer pontes de hidrogênio com água, o que resulta em um abaixamento da temperatura de congelamento.

Geralmente, os aditivos para radiador apresentam a seguinte formulação; etileno glicol (às vezes chamado de MEG, mono etileno glicol), anticorrosivos, corante e tensoativos (antiespumante). Os anticorrosivos  ajudam no caso do motor pois se fosse água pura poderia trazer ferrugem e corrosão, causando até perfurações, o que danificaria totalmente um radiador então usam várias substâncias como sulfonatos de sódio e ésteres graxos de sódio ou cálcio até carboxi-polímeros.

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

m.c.(T - Ti) m.c.água.(T – Ti) = m.c.ar.(T – Ti) m.água = c.água m.ar C.ar

c.água = 4186 J/Kg.K, c.ar = 1000 J/Kg.K

É 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.