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Máquinas térmicas
Máquinas e aparelhosMáquinas e aparelhos Energia química ou Energia química ou energia elétrica energia elétrica
Aparelhos resistivos, Aparelhos resistivos, forno de microondasforno de microondas
Liquidificador, Liquidificador, ventiladorventilador
AQUECIMENTOAQUECIMENTO
O aumento da energia térmica é parte dos processos de O aumento da energia térmica é parte dos processos de transformação de energiatransformação de energia
Funcionamento em função do aproveitamento dos processos térmicos Funcionamento em função do aproveitamento dos processos térmicos que utilizam para realizar as transformações de energiaque utilizam para realizar as transformações de energia
Sistema de controleSistema de controle Sistema de Sistema de TransmissãoTransmissão Sistema de propulsãoSistema de propulsão
PropulsãoPropulsão Máquina de escrever: Máquina de escrever: elétrica ou muscular elétrica ou muscular
Máquinas e veículos: Máquinas e veículos: motoresmotores
Bicicleta: muscularBicicleta: muscular
MÁQUINA TÉRMICAMÁQUINA TÉRMICA
Transforma a energia interna do combustível em energia mecânicaTransforma a energia interna do combustível em energia mecânica
Energia do Energia do combustívelcombustível
Energia térmica Energia térmica de um gás de um gás
(combustão)(combustão)
Expansão Expansão (realização de trabalho)(realização de trabalho)
A PRODUÇÃO DE MOVIMENTO NAS MÁQUINAS TÉRMICAS A PRODUÇÃO DE MOVIMENTO NAS MÁQUINAS TÉRMICAS
Motores de automóveis, Motores de automóveis, ônibus, caminhõesônibus, caminhões
Exemplos de máquinas Exemplos de máquinas térmicas térmicas
MotorMotor
Câmaras de combustão, Câmaras de combustão, onde estão os cilindros, onde estão os cilindros, nos quais se movem os nos quais se movem os
pistõespistões
Virabrequim, através de Virabrequim, através de uma bielauma biela
A biela transforma o A biela transforma o vaivém dos pistões em vaivém dos pistões em
movimento do virabrequimmovimento do virabrequim
Virabrequim, conectado Virabrequim, conectado ao sistema de ao sistema de
transmissão do carrotransmissão do carro
Diferença entre motoresDiferença entre motores Quantidade de cilindros Quantidade de cilindros
Ciclo de funcionamento Ciclo de funcionamento (dois ou quatro tempos)(dois ou quatro tempos)
COMO É PRODUZIDO O MOVIMENTO?COMO É PRODUZIDO O MOVIMENTO?
Motores a Motores a quatro temposquatro tempos
Cada pistão trabalha Cada pistão trabalha num ciclo e se constitui num ciclo e se constitui uma máquina térmicauma máquina térmica
O movimento começa pela O movimento começa pela queima de combustível na queima de combustível na
câmara de combustão câmara de combustão
A válvula de admissão se abre, e uma mistura A válvula de admissão se abre, e uma mistura de ar e combustível, entra no cilindro de ar e combustível, entra no cilindro
Com o movimento de subida do pistão a Com o movimento de subida do pistão a mistura é comprimida mistura é comprimida
Máxima compressão, a vela de ignição solta Máxima compressão, a vela de ignição solta uma faísca, que explode o combustível e joga o uma faísca, que explode o combustível e joga o pistão para baixopistão para baixo
ETAPAS DO MOTOR A QUATRO TEMPOS ETAPAS DO MOTOR A QUATRO TEMPOS
Abertura da válvula de admissão: Abertura da válvula de admissão: enquanto o volume do gás aumenta, enquanto o volume do gás aumenta, a pressão fica praticamente a pressão fica praticamente constante constante
Processo isobárico Processo isobárico
ETAPAS DO MOTOR A QUATRO TEMPOS ETAPAS DO MOTOR A QUATRO TEMPOS
Enquanto o volume diminui, a Enquanto o volume diminui, a pressão e a temperatura aumentam pressão e a temperatura aumentam
Processo adiabático Processo adiabático
O trabalho do pistão é convertido O trabalho do pistão é convertido em energia interna da mistura em energia interna da mistura
Como o processo é muito rápido, Como o processo é muito rápido, não há trocas de calor com o não há trocas de calor com o ambienteambiente
ETAPAS DO MOTOR A QUATRO TEMPOS ETAPAS DO MOTOR A QUATRO TEMPOS
O volume fica praticamente constante, O volume fica praticamente constante, e ocorre um grande aumento da e ocorre um grande aumento da temperatura e da pressão (C temperatura e da pressão (C D) D)
Processos: Isométrico Processos: Isométrico + adiabático + adiabático
Enquanto o volume aumenta, a Enquanto o volume aumenta, a pressão e a temperatura, do gás, pressão e a temperatura, do gás, diminuem (D diminuem (D E) E)
ETAPAS DO MOTOR A QUATRO TEMPOS ETAPAS DO MOTOR A QUATRO TEMPOS
O volume permanece o mesmo e a O volume permanece o mesmo e a pressão diminui . Descompressão pressão diminui . Descompressão isométricaisométrica
Processos: Isométrico Processos: Isométrico + isobárico + isobárico
Enquanto o volume diminui, a Enquanto o volume diminui, a pressão fica praticamente constantepressão fica praticamente constante
CICLO COMPLETO CICLO COMPLETO
No ciclo completo, a energia do No ciclo completo, a energia do combustível só é transformada em combustível só é transformada em trabalho no 3º tempo (empurram o pistão)trabalho no 3º tempo (empurram o pistão)
Outros tempo: inérciaOutros tempo: inércia
Parte do calor de combustão é eliminada Parte do calor de combustão é eliminada como energia interna (como energia interna (U) dos gases U) dos gases resultantes da combustãoresultantes da combustão
Outra parte aquece as peças do motor, Outra parte aquece as peças do motor, trocando calor com o ambientetrocando calor com o ambiente
A parcela restante do calor de combustão A parcela restante do calor de combustão se refere a energia de movimentose refere a energia de movimento
BALANÇO ENERGÉTICO BALANÇO ENERGÉTICO
A quantidade de calor (Q) fornecida ao sistema pelo A quantidade de calor (Q) fornecida ao sistema pelo combustível aumenta sua energia interna e realiza trabalhocombustível aumenta sua energia interna e realiza trabalho
Primeira Lei da TermodinâmicaPrimeira Lei da Termodinâmica
TUQ
ETAPAS DO MOTOR A DOIS TEMPOS ETAPAS DO MOTOR A DOIS TEMPOS
1º tempo: compressão da mistura já no 1º tempo: compressão da mistura já no cilindro, aumento do volume do cárter cilindro, aumento do volume do cárter e diminuição da pressão; combustão e diminuição da pressão; combustão através de centelha;através de centelha;
2º tempo: o pistão é empurrado, 2º tempo: o pistão é empurrado, descobrindo o orifício de exaustão; descobrindo o orifício de exaustão; a admissão é interrompida e libera-a admissão é interrompida e libera-se uma terceira aberturase uma terceira abertura
OS REFRIGERADORES COMO MÁQUINAS TÉRMICAS OS REFRIGERADORES COMO MÁQUINAS TÉRMICAS
A geladeira funciona em ciclos, A geladeira funciona em ciclos, utilizando um fluído (freon) em um utilizando um fluído (freon) em um circuito fechadocircuito fechado
Bomba de calor: transferindo-o Bomba de calor: transferindo-o para o ambiente para o ambiente
1- compressor1- compressor2- radiador2- radiador3- válvula3- válvula4- congelador (evaporador)4- congelador (evaporador)
Processo não espontâneo Processo não espontâneo
ETAPAS DO CICLO DA GELADEIRA ETAPAS DO CICLO DA GELADEIRA
Compressão rápida do freon Compressão rápida do freon (adiabática); aumento da temperatura e (adiabática); aumento da temperatura e pressãopressão
1- compressor1- compressor
Como não há trocas de calor (Q=0), o Como não há trocas de calor (Q=0), o trabalho realizado pelo compressor é trabalho realizado pelo compressor é equivalente a variação da energia equivalente a variação da energia interna da substânciainterna da substância
ETAPAS DO CICLO DA GELADEIRA ETAPAS DO CICLO DA GELADEIRA
Inicialmente ocorre uma diminuição de Inicialmente ocorre uma diminuição de temperatura à pressão constante (2temperatura à pressão constante (23)3)
2- radiador2- radiador Ao passar por uma serpentina, o freon Ao passar por uma serpentina, o freon perde calor, para o exterior, perde calor, para o exterior, liquefazendo-se liquefazendo-se
Seguida de uma diminuição isobárica e Seguida de uma diminuição isobárica e isotérmica do volume (3isotérmica do volume (34)4)
ETAPAS DO CICLO DA GELADEIRA ETAPAS DO CICLO DA GELADEIRA
Descompressão adiabáticaDescompressão adiabática
3- válvula descompressora3- válvula descompressoraAo sair do condensador, o freon Ao sair do condensador, o freon liquefeito ainda a alta pressão chega a liquefeito ainda a alta pressão chega a um estreitamento da tubulação (tubo um estreitamento da tubulação (tubo capilar), onde ocorre uma diminuição capilar), onde ocorre uma diminuição da pressão da pressão
A pressão diminui e o volume aumentaA pressão diminui e o volume aumenta
ETAPAS DO CICLO DA GELADEIRA ETAPAS DO CICLO DA GELADEIRA
Ele se vaporiza, retirando calor do Ele se vaporiza, retirando calor do interior do congeladorinterior do congelador
4- Congelador4- Congelador O freon líquido e à baixa pressão chega O freon líquido e à baixa pressão chega à serpentina do evaporador (diâmetro à serpentina do evaporador (diâmetro maior) maior)
Troca calor com o interior da geladeira Troca calor com o interior da geladeira a pressão e temperatura constantes, à a pressão e temperatura constantes, à medida que se expandemedida que se expande
O trabalho externo do compressor O trabalho externo do compressor é que faz com que o calor seja é que faz com que o calor seja retirado do interior da geladeiraretirado do interior da geladeira
A quantidade de calor cedida para o ambiente (condensador) é A quantidade de calor cedida para o ambiente (condensador) é igual a quantidade de calor retirada do interior da geladeira mais igual a quantidade de calor retirada do interior da geladeira mais
o trabalho realizado pelo compressoro trabalho realizado pelo compressor
radiadorcongelador QTQ