TERMODINÂMICA

1. INTRODUÇÃO

O trabalho em questão tem por objetivo o estudo da termodinâmica aplicada e neste caso específico estaremos estudando o funcionamento de um motor de combustão interna, presente em um automóvel.

Com este estudo pretendemos adquirir conhecimento sobre processos termodinâmicos e suas aplicações.

 

2. TERMODINÂMICA

A termodinâmica é o ramo da física que se dedica ao estudo das relações entre o calor e as restantes formas de energia. Analisa, por conseguinte, os efeitos das 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 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.

Sistema termodinâmico é uma parte fechada e bem definida de sistema, o meio é tudo que está fora do sistema.A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que a energia total do sistema é constante, portanto, se durante a conversão de energia, alguma quantidade não for encontrada é porque foi transformada em outro tipo de energia e deverá aparecer em algum lugar.

2.1 Funcionamento do Sistema de Refrigeração de um Motor de Combustão Interna

O sistema de refrigeração é o sistema que controla a temperatura do motor de um automóvel. Nos automóveis mais antigos existia somente a preocupação de se dissipar o calor gerado pelo motor, com o tempo os automóveis passaram a aproveitar a energia calorífica gerada pela combustão para seu desempenho e durabilidade, passando a dotar de um controle mais estável e preciso da temperatura sob variadas condições de uso, como temperatura ambiente e pressão atmosférica e carga do veículo. Nos automóveis, sobretudo nos modernos dotados de gerenciamento eletrônico do motor qualquer mudança na sua temperatura é alterada a quantidade de combustível injetado e o ponto de ignição. Portanto quando o sistema de arrefecimento trabalha na temperatura ideal o motor terá maior durabilidade, menor desgaste e atrito, maior economia de combustível, menos manutenção, emitirá menos poluente e aumentará seu desempenho.

A bomba força a circulação do líquido de arrefecimento pelo sistema. Enquanto o líquido de arrefecimento não atinge a sua temperatura normal de funcionamento, a válvula termostática impede seu fluxo para o radiador fazendo-a circular apenas pela bomba e pelas galerias internas do motor. Quando a temperatura do líquido de arrefecimento atingir a sua faixa definida como normal, a válvula se abre ligeiramente fazendo com que a parte do fluxo passe e seja direcionado para o radiador. Quando a temperatura se aproximar do limite máximo, a válvula se abre completamente e todo o fluxo do líquido de arrefecimento do motor será direcionado para o radiador, o liquido já contido neste por sua vez retorna ao motor e a válvula se fecha.

No radiador, o líquido dispersa parte do calor absolvido, e o primeiro por sua vez a transfere ao ar pela ventilação forçada, até que atinja temperatura ideal para retornar ao motor, iniciando assim novo ciclo. Nos veículos dotados de eletro-ventilador, o líquido de arrefecimento ao chegar no radiador acionando o termo-interruptor ativando a ventilação forçada e desativando assim que o liquido chegar na sua temperatura ideal. Esse sistema proporcionou um controle mais preciso da temperatura de trabalho, fazendo com que esta seja atingida mais rapidamente e seja arrefecida apenas em tempo e quantidade necessária, proporcionou também a redução da carga do motor, a redução do consumo e o aproveitamento de potência.

Quando a temperatura do líquido de arrefecimento aumenta, o seu volume e a pressão também aumentam e as válvulas localizadas na tampa do reservatório de expansão controlam essa pressão. O líquido composto de aditivos antioxidante e anti-congelante trabalha evitando a corrosão dos componentes do sistema, aumentando o ponto de ebulição da água e reduzindo o congelamento.

O líquido de arrefecimento é composto por uma mistura de água e aditivos antioxidantes, sua função é efetuar a troca de calor, quando passa pelo motor o líquido ganha calor e perde ao passar pelo radiador.

3. COMPARAR A QUANTIDADE DE ÁGUA E DE AR NECESSÁRIAS PARA PROPORCIONAR A MESMA REFRIGERAÇÃO 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:

dados;

Car = 0.24 cal/gºC

CH2O = 1,0 cal/gºC

Qar = QH2O

mar.Car.Δt = mH2O.CH2O.Δt

mar.Car = mH2O.CH2O

CH2O/Car =mar/mH2O

1/0.24=mH2O/mar

4 = mH2O/mar

Conclusão: Desta forma podemos concluir que para 1kg de h20 é necessário 1kg de ar.

 

4. FAIXA DE TEMPERATURA DE OPERAÇÃO DO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO E TERMÔMETRO UTILIZADO PARA AFERIÇÃO DA TEMPERATURA DO MOTOR DE UM CARRO

Com a adição de etileno glicol no líquido de arrefecimento a 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