DEFINIÇÃO E CONCEITOS-CHAVE. SUBSTÂNCIAS PURAS E PROPRIEDADES

ETAPA 1

DEFINIÇÃO E CONCEITOS FUNDAMENTAIS. SUBISTANCIAS PURAS E PROPRIEDADES

-PASSO 1:

Pesquisar como funciona o sistema de refrigeração de um motor de combustão interna, qual é o tipo de substância utilizada como líquido de arrefecimento e quais as suas propriedades.

A tarefa principal do sistema de arrefecimento é transferir calor para o ar, impedindo que o motor superaqueça, mas o sistema também tem outras tarefas importantes.

O sistema funciona basicamente da seguinte maneira:

Primeiramente um sensor de temperatura passa a leitura de temperatura para um computador, este computador resebe a informação de que o motor esta superaquecido, então manda uma ordem para um relê, que liga a ventoinha do carro resfriando o fluido no radiador. Este fluido passa pelo motor resfriando-o trocando calor, volta para o radiador onde faz a troca de calor com o ar sendo resfriado novamente, fazendo esse ciclo sucessivamente enquanto o motor estiver ligado.

Diagrama de um sistema de arrefecimento:

como as mangueiras são conectadas

O fluido é composto de uma mistura de água destilada com aditivos anti-oxidantes (previne a corrosão dos elementos metálicos do sistema), anti-congelantes (previne a formação de cristais de gelo quando o liquido atinge aproximadamente 0ºC, e consequente aumento interno de pressão) que é o etileno glicol (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.). A adição de 50% de etileno glicol à água de arrefecimento faz com que a temperatura de congelamento seja inferior a -33°C - e a de ebulição, superior a 163°C, e em alguns casos mais específicos algicidas (previne o desenvolvimento de algas) ou anti-bacterianos.

-PASSO 2

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

car: 0,24 cal/gºC e cágua: 1cal/gºC.

é necessário cerca de 4x mais ar para que se iguale ao arrefecimento por água, porem não se pode aplicar a todos os motores.

-PASSO 3

1. Verificar 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.

A temperatura ideal para o bom funcionamento do motor fica em torno dos 90ºC a 100ºC. A temperatura é um fator muito importante para que o motor forneça toda a sua potência, neste caso a temperatura do fluido gira em torno dessas temperaturas, abaixo dos 90°C antes de passar pelo motor e acima dos 100°C pós passar pelo motor. O termômetro em geral, localiza-se no cabeçote, a parte mais quente motor. Com sua ponta resistiva em contato com o fluído de arrefecimento, o sensor reage às alterações de temperatura do fluído variando sua resistência, logo a tensão de saída para ECU também varia. O circuito é composto basicamente de dois resistores ligados em série, onde um encontra-se alojado dentro da ECU e possui valor de resistência fixa, o outro é o próprio sensor, que neste caso é variável.

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

O motor é projetado com algumas folgas justamente para suportar grandes temperaturas, caso o motor esteja trabalhando frio, essas folgas ficam fora dos parâmetros de fabrica, ocasionando um vazamento de compressão e contaminando o óleo lubrificante, desgastando os componentes, a válvula termostatica existe justamente para regular essa temperatura, tornando ideal para o bom funcionamento do motor.

-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.

A gasolina tem o maior coeficiente de dilatação comparado a outros combustíveis y=1,2x10^-3°C-1, mas para ambos os combustíveis, é mais vantajoso o abastecimento durante a manhã onde a temperatura é mais baixa e não influenciará muito na massa do combustível.

ETAPA 2

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

- PASSO 1:

A primeira lei da termodinâmica é uma versão da lei de conservação da energia. Também conhecido como Princípio de Joule, este postulado admite que diversas formas de trabalho podem ser convertidas umas nas outras, elucidando que a energia total transferida para um sistema é igual à variação de sua energia interna, ou seja, em todo processo natural, a energia do universo se conserva sendo que a energia do sistema quando isolado é constante. Observa-se também a equivalência entre trabalho e calor, onde constatou-se que a variação Q - W é a mesma para todos os processos termodinâmicos.

Termodinâmica é o ramo da física que estuda as leis que regem as relações entre trabalho, calor e energia térmica, geralmente tratada como a energia interna dos sistemas. A termodinâmica está preocupada com a modelagem matemática do mundo real, sendo que os conceitos centrais neste estudo servem para caracterizar um sistema termodinamicamente em equilíbrio, sendo que Pressão, Temperatura e Volume são variáveis mensuráveis macroscopicamente e determinam o estado de equilíbrio termodinâmico.

A primeira declaração explícita da primeira lei da termodinâmica, dada por Rudolf Clausius em 1850, refere-se a processos termodinâmicos cíclicos. Sempre que o trabalho for produzido pelo órgão gerador de calor, certa quantidade desta energia é consumida, que é proporcional ao trabalho realizado; por outro lado, por o gasto de uma quantidade igual de trabalho a mesma quantidade de calor é produzida.

Clausius descreveu a primeira lei de outra forma, referindo-se a existência de uma função do estado do sistema chamada energia interna (U), expressa em termos de uma equação diferencial para os estados de um processo termodinâmico. Esta equação pode ser traduzida em palavras como se segue:

"Em um processo termodinâmico fechado, a alteração da energia interna do sistema é igual à diferença entre a alteração do calor