Termodinamica Etapa 1

Definição e Conceitos Fundamentais. Substâncias Puras e Propriedades.

Etapa 1 – Passo 1

Termodinâmica tem origem grega que significa ( therme = calor e dynamis = movimento ).

É a ciência da energia térmica afim da realização de um trabalho, ou seja os efeitos das mudanças da temperatura , volume e pressão, são estudados através de sistemas físicos em escalas macroscópicas.

Sistema Termodinamico consiste em um espaço ou região que pode ser definido por limites reais ou imaginários, tudo que situa fora do sistema é chamado de meio ou vizinhança.

O mesmo não tem uma definição de tamanho podendo ser grande ou pequeno outra característica é que ele pode ser aberto ou fechado.

Sistema fechado – não há fluxo de massa através das fronteiras que defini o sistema.

Volume de controle – ocorre fluxo de massa na superfície do controle que define o sistema.

Também há o sistema isolado quando não existe qualquer interação entre o sistema termodinâmico e sua vizinhança.

Segue abaixo alguns cientistas que contribuíram para o desenvolvimento da Termodinamica Classica:

Otto Von Guericke deu inicio na termodinâmica em 1950, criou a primeira bomba a vácuo do mundo.

Robert Boyle e Robert Rooke – perceberam a relação entre pressão, volume e temperatura , Boyle criou sua lei baseando que a pressão e o volume são inversamente proporcionais.

Thomas Savery – fez surgir a primeira maquina a vapor.

Sadi Carnot – Denominado o pai da Termodinâmica em 1824 fez a publicação de “Reflexões sobre a Potencia Motriz do Fogo”, nessa publicação ele fazia discurso sobre o calor, a eficiência e a potencia das maquinas a vapor.

Etapa 1 – Passo 2

Sistema de refrigeração de um motor:

O sistema de arrefecimento é composto por itens e tem como finalidade controlar a temperatura do motor a combustão de um automóvel, a fim de aproveitar a energia gerada pela combustão, adotando controle estável de temperatura sob as variações de condições de uso baseando-se na temperatura ambiente, pressão atmosférica e carga do veiculo.

Nos automóveis modernos é dotado um sistema de gerenciamento eletrônico no motor onde qualquer mudança de temperatura é alterada a quantidade de combustível injetado no ponto de ignição, para maior durabilidade é importante sempre verificar a agua no motor e completar com agua se o nível estiver baixo, uma vez por ano fazer a manutenção tirando toda a água e verificar as mangueiras de borracha e suas abraçadeiras.

Abaixo segue os itens que compõe o sistema e sua finalidade:

Radiador: tem por objetivo manter a temperatura do motor fazendo a troca do calor da água aquecida pelo motor com o ar do ambiente.

Reservatório de agua: para evitar que a agua evapore ou se perca sendo necessária a reposição sempre, a mesma é recolhida em um reservatório semitransparente para podermos visualizar e reabastecer quando necessário, desse modo o sistema estará sempre cheio.

Válvula: interrompe a passagem de agua para o radiador quando o motor esta ligado e frio para facilitar o aquecimento do cabeçote do motor , quando atinge a temperatura ideal a válvula se abre para a passagem de agua ate o radiador , tem trabalha em sentido oposto quando a temperatura externa é muito fria e o motor tende a esfriar.

Eletroventilador: é um ventilador movido pela eletricidade do carro, é acionado por um interruptor de temperatura ou pela injeção criando um fluxo de ar através do radiador para baixar o calor da água quando esta muito quente.

Bomba: faz circular o liquido de arrefecimento entre o motor e o radiador sendo acionada pelo virabrequim.

Liquido de arrefecimento é a mistura de agua com aditivos que tem por finalidade fazer a troca de calor no motor do carro, porem a agua pura congela a 0C e ferve a 100C para mudar a propriedade da mesma deve se utilizar aditivos que apresentam temperatura de congelamento mais baixa e de ebulição mais alta.

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 C. A adição de 50% de etileno glicol à água de arrefecimento faz com que a temperatura de congelamento seja inferior a -33o C - e a de ebulição, superior a 163o C.

Considerando que a massa da agua 1,0 cal/g C e massa do ar 0,24cal/gºC , podemos encontrar através das fórmulas Q = m.c.ΔT e Qar=Qh2o a quantidade da agua e ar necessária para proporcionar a mesma refrigeração de um motor.

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.

Etapa 1 – Passo 3

Adicionando o aditivo de etileno glicol na água a temperatura de congelamento é de-12,9o C, e a de ebulição é de 197,3o C. A adição de 50% de etileno glicol à água de arrefecimento faz com que a temperatura de congelamento seja inferior a -33o C - e a de ebulição, superior a 163o C. O sensor de temperatura é responsável por medir a temperatura do líquido de arrefecimento.

Devido à combustão, o motor aquece muito, e para remover o excesso de calor, o sensor de temperatura informa a temperatura no motor.

Conversão de temperatura máxima e mínima encontradas e a diferença entre elas em outras duas escalas termométricas, a Kelvin, e Fahrenheit.

Temperatura máxima 197,3 ºC_____70,45 K______387,14F.

Temperatura mínima -12.9 ºC______260,25 K_____8,78F,

Diferença entre temperaturas 210.2 ºC___483.35 K______410.36F

O kelvin (símbolo: K) é o nome da unidade de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) para a grandeza temperatura termodinâmica. O kelvin é a