O CONCEITO DE TERMODINÂMICA

Passo 1

CONCEITO DE TERMODINAMICA

A termodinâmica faz parte da física clássica que estuda os fenômenos relacionados com trabalho, energia, calor e entropia.

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, vem da palavra grega THERMOS (calor) e DYNAMIS (potencia).

Entre varias características, a termodinâmica nos permite determinar a direção em que vários processos físicos e químicos irão acontecer, alem de determinar as diversas propriedades de uma substancia.

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).

Sistema Termodinâmico

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.

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

Passo 2

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 transfere o 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:

Resposta: 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

Portanto,

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

Passo 3

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, 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.

Resposta:

Fazendo a regulagem da temperatura do fluido, o motor trabalha na sua temperatura normal e aumenta o rendimento do motor e conseqüentemente 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 eFahrenheit.

Resposta:

-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