UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI INSTITUTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI INSTITUTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

 

 

 

Cristian da Silva Ribeiro

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Experimento 3 – Medida do Índice da Politrópica

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Itajubá, 2019

Cristian da Silva Ribeiro

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Experimento 2 – Medida do Índice da Politrópica

 

Relatório técnico do experimento 3 – Medida do Índice da Politrópica, submetido ao Professor Helcio Francisco Villa Nova na disciplina Fenômenos de Transporte I Experimental turma 09, no curso de Engenharia Ambiental, da Universidade Federal De Itajubá. 

 

        Prof. Dr. Hélcio Francisco Villa Nova          

 

 

     

Itajubá, 2019

SUMÁRIO  

1 INTRODUÇÃO        3

2 DESENVOLVIMENTO        4

2.1 Objetivo         4

2.2 Materiais e Equipamentos        4

2.3 Metodologia Empregada        4

2.4 Cálculos        5

5 CONCLUSÃO        8

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. INTRODUÇÃO

Definidos como estruturas mecânicas destinadas a elevar a energia utilizável de um gás os compressores provocam o aumento da pressão. Geralmente a compressão de um gás pode ser realizada adiabaticamente, ou seja, sem transferência de calor ou até mesmo realizando transferência de calor, de acordo com a finalidade no qual este gás está sendo comprimido [1]. O presente experimento no qual este relatório obedece ao princípio da equação de Clapeyron, que relaciona três variáveis de estado (pressão, volume e temperatura) com a quantidade de partículas que constituem determinado gás [2]. Essa equação exprime o estado de um gás perfeito, e também é responsável pela equação 1 conforme expresso abaixo:

                                                                           (equação 1)[pic 2]

No diagrama de Clapeyron (no qual relaciona pressão e temperatura), quando apresenta alguma alteração no sistema relacionado ao volume, pressão ou temperatura, é possível definir uma constante politropica do sistema, ou seja, uma associação dada pela pressão volume e temperatura em uma transformação termodinâmica [3]. Cujo essa relação matemática é apresentada na equação a seguir:

                                                                      (equação 2)[pic 3]

         

1. DESENVOLVIMENTO

2.1 Objetivo

O objetivo do experimento foi apresentar de modo analítico a transformação politrópica decorrente no interior do tubo de ensaio. Após a abordagem teórica, foram feitos calculos afim de determinar o índice da politrópica no interior do motor de stirling.

2.2 Materiais

Foram utilizados os seguintes materiais no procedimento experimental:

• Tubo de ensaio  
• Bolas de vidro
• Mangueira flexível
• Fogareiro
• Seringa
• Suporte metálico

2.3 Metodologia empregada

Na construção do protótipo, inseriu-se as bolas de vidro no interior do tubo de ensaio, que possuía sua extremidade vedada por uma rolha. Em seguida uma mangueira flexível foi acoplada a essa rolha ligando-a em uma seringa preliminarmente lubrificada. Em seguida empregando elásticos fixou-se então estes matérias em um suporte metálico. Dessa forma, a parte fechada do tubo de ensaio ficou posicionada rente ao fogareiro no qual continha álcool em gel em seu interior de acordo com a Figura 1 expressa logo a seguir.

           [pic 4]

Figura 1 – Diagrama de representação do protótipo confeccionado pelo professor Hélcio Francisco Villa Nova no qual consiste em testemunhar os fenômenos decorrentes na realização do experimento Medida do Índice da Politrópica.

Conforme representado na figura acima, a chama no fogareiro fornece calor suficiente para que o ar contido no interior do tubo de ensaio possa se expandir. Consequentemente, ocorre o movimento de rotação causado pela variação de pressão e temperatura no qual o protótipo é submetido, tendo em vista que o ar quente tende a se distanciar da chama, deslocando-se para o interior da seringa, no lugar onde se resfria e regressa ao seu volume inicial. O ciclo reinicia e sua velocidade de rotação pode aumentar quando o ar é reaquecido.

2.4 Cálculos

Utilizando as fórmulas expressas logo a seguir foi possível determinar os resultados obtidos.

                     [pic 5]

Analisando o vídeo gravado no local do experimento foi possível calcular a distância do centro de cada esfera até o eixo de rotação e construir os gráficos e tabelas expressões logo a baixo.

Tabela 1 – Dados coletados a partir da análise do vídeo

	Volume	Sentido	d1	d1	d1	d1	d1	Pressão
	2,24508E-06	baixo	0,032	0,021	0,013	0	-0,016	869
	1,3992E-06	cima	0,072	0,056	0,043	0,031	0,023	3910
	1,31652E-06	baixo	0,078	0,065	0,052	0,036	0,018	4327
	2,06064E-06	cima	0,075	0,051	0,033	0,027	0,0051	3320