RELATÓRIO SOBRE A APLICAÇÃO DE TERMODINÍMENOS NA INVESTIGAÇÃO DO MOTOR AUTOMÓVEL

RELATÓRIO SOBRE A APLICAÇÃO DA TERMODINÂMICA NO ESTUDO DE UM MOTOR DE AUTOMÓVEL.

ETAPA 1 – PASSO 1

A termodinâmica é o ramo que se dedica ao estudo das relações entre calor e as restantes formas de energia. Analisa as mudanças de temperatura, pressão, densidade, massa e volume nos sistemas a nível macroscópico.

A base da termodinâmica é tudo o que diz respeito à circulação da energia, um fenômeno capaz de incutir movimento aos corpos. De acordo com a primeira De acordo com a primeira lei da termodinâmica, conhecida como sendo o princípio de conservação da energia, se um sistema trocar calor com outro, a sua própria energia interna irá mudar. O calor, neste sentido, é a energia necessária que deve trocar um sistema para compensar as diferenças entre o trabalho e a energia interna.

A segunda lei da termodinâmica representa várias restrições para as transferências de energia que, hipoteticamente, possam ser levadas a cabo se for tida em conta a primeira lei. O segundo princípio regula a direcção em que são levados a cabo os processos termodinâmicos e impõe a impossibilidade de se desenvolverem em sentido contrário. Convém destacar que esta segunda lei se apoia na entropia, uma grandeza física encarregue de medir a parte da energia que não pode ser usada para produzir trabalho.

A terceira lei da termodinâmica, por fim, destaca que é impossível alcançar uma temperatura que seja igual a zero absoluto através de um número finito de processos físicos.

Entre os processos termodinâmicos, destacam-se os isotérmicos (a temperatura não altera), os isócoros (o volume não altera), os isobáricos (a pressão não altera) e os adiabáticos (não há transferência de calor).

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 oequilíbrio termodinâmico ainda não tenha sido atingido, encontrando-se presente o número suficiente de partículas imposto pela condição anterior, tal sistema classifica-se como termodinâmico. Estabelecendo-se as propriedades individuais das diversas partículas que os compõem bem como as regras de interação entre tais partículas, e levando-se o termo N que representa o número de partículas do sistema no limite ao infinito nas equações físicas descritivas estabelecidas, o comportamento macroscópico dos sistemas quando em seus equilíbrios termodinâmicos encontram-se, mediante tal definição, matematicamente determinados: uma equação fundamental relacionando as grandezas macroscópicas pertinentes é algebricamente estabelecida.

Em um sistema termodinâmico já em seu equilíbrio termodinâmico o comportamento microscópico ou condições momentâneas de uma única partícula não é, em princípio, em nada relevante ao comportamento das variáveis macroscópico atreladas ao sistema como um todo, mesmo que suas propriedades físicas individuais tenham se mostrado relevantes e certamente determinantes para se estabelecerem o raciocínio e o as inter-relações que levaram à determinação teórica e física de tais grandezas macroscópicas, adequadamente nomeadas grandezas termodinâmicas. O sistema formado por dois ou três átomos não caracteriza-se como um sistema termodinâmico pois a adição ou remoção de apenas uma partícula altera em muito o comportamento global do sistema, contudo os sólidos tangíveis, formados por mols dessas entidades fundamentais, são excelentes exemplos de sistemas termodinâmicos. Não se precisa contudo de um número tão grande de átomos: embora haja algum debate, alguns autores argumentam que aglomerados contendo centenas de átomos cada já exibem o comportamento necessário para serem classificados como sistemas termodinâmicos.

A distinção entre sistemas termodinâmicos e não termodinâmicos faz-se por uma mera questão de dimensões. Os sistemas termodinâmicos são analisados via grandezas físicas definidas e mensuradas em escala estritamente coletiva, de forma específica em escala macroscópica (as grandezas termodinâmicas). Embora tais grandezas guardem certamente íntima relação com grandezas físicas definidas para cada constituinte microscópico do sistema, apenas aquelas e não estas se mostram relevantes à compreensão do sistema quando em escala humanamente tangível.

Destacando-se o estudo dos processos termodinâmicos, quando medidas com o sistema em seu equilíbrio termodinâmico - e algumas só são definidas nesse caso - as grandezas físicas termodinâmicas aplicáveis são também denominadas variáveis de estado; e o estado do sistema é então definido por um conjunto específico e interdependente de valores dessas variáveis. A interdependência geralmente é expressa por meio de equações de estados.

Abaixo tem-se uma tabela com as principais grandezas físicas termodinâmicas e as respectivas grandezas físicas microscópicas principais com as quais guarda íntima relação.

ETAPA 1 – PASSO 2

Muitos motoristas já ouviram falar, já viram, ou foram vítimas mesmo, de um carro que o motor superaqueceu, ou seja, cuja temperatura do motor excedeu o padrão normal e parou de funcionar. O sistema de arrefecimento é que faz a refrigeração do motor. Poucos se dão ao trabalho de zelar para que esse sistema funcione corretamente e não o deixe na mão. Na prática a maior parte dos motoristas só pede para que o frentista do posto verifique o nível da água e isto não é o bastante.

A maioria dos motores é refrigerada a água e possuem um sistema de circulação no qual a água percorre os dutos internos do motor efetuando a troca de calor. A água passa pelo bloco do motor e refrigera a parte metálica que se encontra com temperatura elevada, o líquido esquenta e vai para o radiador onde o água é resfriada. Esse sistema faz com que o motor mantenha uma temperatura estabilizada. Para se ter uma idéia das temperaturas internas do motor saiba que no momento da combustão a temperatura chega a 2.000°c e na saída dos gazes resultantes da combustão gira em torno de 1.300°c.

O sistema de arrefecimento é composto pelos seguintes itens:

Radiador : É o componente constituído de uma colméia cuja finalidade é fazer a troca de calor da água