Atps Termodinamica

ETAPA 1 (tempo para realização: 05 horas)

 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 (Aluno)

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.

A termodinâmica (do grego θερμη, therme, significa "calor" e δυναμιςdynamis, significa "potência") é o ramo da física que estuda as causas e os efeitos de mudanças natemperatura, pressão e volume - e de outras grandezas termodinâmicas fundamentais em casos menos gerais - em sistemas físicos em escala macroscópica.

A Grosso modo, calorsignifica "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.

Um sistema termodinâmico em particular é um sistema constituído por um número de elementos - em essência partículas microscópicas - grande o suficiente para que o comportamento macroscópico do sistema, uma vez atingido o seu equilíbrio termodinâmico, mostre-se no âmbito de sua dimensão física para todos os efeitos análogo ao que seria esperado para a correspondente parte de um sistema com densidades de matéria e energia similares contudo escalado de forma a conter infinitas partículas. Mesmo que o equilíbrio termodinâmico ainda não tenha sido atingido, encontrando-se presente o número suficiente de partículas imposto pela condição anterior, tal sistema classifica-se como termodinâmico: uma equação fundamental relacionando as grandezas macroscópicas pertinentes é algebricamente estabelecida.

Os principais cientistas que contribuíram para o desenvolvimento da Termodinâmica Clássica são: Sadi Carnot, Willian Thomson, RudolfClausius, James Maxwell, Ludwig Boltzmann, Willard Gibbs, Gustav Zeuner, Johannes der Waals.

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.

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 C113° C

2. Comparar a quantidade de água e de ar necessárias para proporcionar a mesmarefrigeração a um motor de automóvel.

O calor sensível depende da massa (m), do calor específico (c) e da variação de temperatura do corpo (ΔT). A partir dessas considerações encontra-se a relação entre essas variáveis para a quantidade de calor.

Q = m.c.ΔT.

Quando se compara a quantidade de água e de ar para refrigerar um motor é preciso ter em mente que o importante é a massa das substâncias, e não o volume, pois o mesmo é influenciado pela temperatura. Quanto maior a temperatura, maior será o volume, e menor será sua massa, pois a densidade diminuiria.

Para provocar as mesmas refrigerações ambas substancias devem ter a mesma temperatura

seguindo a fórmula da quantidade de calor temos:

Car = 0.24cal/gºC

Ch2o = 1,0 cal/gºC

Qar=Qh2o

mar.car.Δt = mh2o.ch20.Δt

mar.car = mh2o.ch20

ch2o/car =mar/mh20

1/0.24=mh2o/mar

4 = mh2o/mar

Conclusão: Para 1kg de h20 é necessário 1kg de ar.

Sugestão

Entrevistar profissionais especialistas na área de refrigeração de automóveis.

Sites sugeridos para pesquisa

• Sensor de Temperatura. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B2Dg6M68CsXMXzBRdTFoaW9KNzA/edit?usp=sharing>. Acesso em: 5 maio 2013.

• Anticongelantes: Líquidos de arrefecimento e aditivos. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5Pdd1FjTVZBcmhQZG8/edit?usp=sharing>.