Etapa3 Termodinamica

ETAPA 4 (tempo para realização: 5 horas)

_ Aula-tema: Primeira e Segunda Lei da Termodinâmica.

Essa atividade é importante para que você estude o funcionamento de máquinas térmicas que a partir da expansão sofrida por um gás gere movimento, que possa ser aproveitado na realização de alguma tarefa.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Um dos primeiros motores construídos com a finalidade de bombear água de uma mina de carvão foi desenvolvido por Thomas Newcomen em 1705 e usava, pela primeira vez, um conjunto cilindro-pistão. O vapor era produzido no aquecedor (a) e conduzido através da válvula manual (b) até o cilindro (c). O vapor iria empurrar o pistão até a posição mostrada, permitindo que a haste (d)

descesse para dentro do reservatório de água (ou mina). A válvula (e) era então aberta para permitir um jato de água sobre o cilindro, capaz de condensar o vapor ali dentro, provocando o vácuo necessário. O pistão era então empurrado para baixo pela pressão atmosférica, levantando a haste e bombeando água para fora através da linha (f). A válvula (e) era fechada, a válvula (b) era aberta e o procedimento era repetido. A linha (g) era aberta intermitentemente para permitir que o vapor condensado pudesse ser retirado do cilindro.

Em 1763, James Watt, notou a baixíssima eficiência da máquina de Newcomen e suspeitou que grande parte do vapor quente poderia ser resfriado, condensado e ter seu volume bastante reduzido ao entrar no cilindro resfriado. Ele introduziu diversas inovações à máquina de Newcomen, entre elas o uso de um condensador externo (a). Na sua máquina, o vapor era aquecido em um boiler e era conduzido pela tubulação (b). A válvula (c), controlada a partir da

haste (d), permitia o vapor entrar na parte superior do pistão (e). Isso empurrava o pistão para baixo e, através da barra (f), levantava as hastes (g) e (h) da bomba. Tal movimento retirava a água do reservatório (i) através da tubulação (j) e também do reservatório (k) para o reservatório (i). A válvula (l) era então movida para permitir o vapor entrar na base do pistão; assim equilibrado, o pistão movia-se para o topo, possibilitandoum novo ciclo

Passo 1 (Equipe)

Monte um diagrama T-n para explicar cada processo analisado da máquina de James Watt.

Passo 2 (Equipe)

Utilizando o ciclo de Carnot, explique por que a máquina de James Watt tem um rendimento maior do que a máquina de Newcomen.

Utilizando o ciclo de Carnot uma máquina térmica tem o seu rendimento máximo operando em ciclos,diante de duas fontes térmicas. As máquinas térmicas que utilizam esse tipo de ciclo são consideradas máquinas térmicas ideais. Isso acontece porque seu rendimento é o maior dentre as demais máquinas por isso a maquina de James Watt tem um rendimento maior que a de Newcomen

Passo 3 (Equipe)

Máquinas térmicas também podem ser utilizadas para resfriar uma determinada região, um exemplo é um congelador doméstico que opera