Mquinas trmicas

Mquinas trmicasUNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANADepartamento de Cincias Exatas-DEXACurso de Licenciatura em QumicaFsico-Qumica I (EXA 458) 2013.2Docente- Tereza SantosDiscente- Thiago Cerqueira

Segunda Lei da Termodinmica

Segunda Lei da Termodinmica

Os processos naturais so IrreversveisIsto , eles seguem a flecha do Tempo(atrito; reaes qumicas; equilbrio trmico; mistura...)3A 1 lei da termodinmica no restringe nossa capacidade de converter calor em trabalho ou trabalho em calor, desde que a energia se conserve no processo.

Na prtica, embora possamos converter totalmente uma dada quantidade de trabalho em calor, nunca se conseguiu um meio de transformar toda a quantidade de calor em trabalho.A 2 lei da termodinmica permite prognosticar quais das transformaes supostas consistentes com a 1 lei, ocorrem ou no na natureza.Ex: 1- Quando dois objectos a temperaturas diferentes so postos em contacto trmico entre si, a energia se transfere sempre do corpo mais quente ao menos quente; nunca o contrrio.

2-Uma bola de borracha largada de uma dada altura em relao ao solo, ressalta vrias vezes e eventualmente pra. Mas a bola em repouso no cho nunca comea a ressaltar por si s. 3. Um pndulo oscilante acaba parando como consequncia das foras de resistncia. A energia mecnica do sistema se converte em U do ar, do pndulo e da suspenso. A converso inversa de energia nunca ocorre.

Mquinas trmicas e 2 lei da TermodinamicaMquinas trmicas so dispositivos que transformam energia interna do combustvel em energia mecnica. Ex: o motor de combusto interna de automvel.Em qualquer tipo de mquina trmica tem que existir:Uma substncia de trabalhoUma fonte quenteUma fonte fria.Substncia de trabalho um sistema fsico que sofre um processo termodinmico e tem a finalidade de transformar uma forma de energia em outra.

Fonte Quente qualquer sistema fsico capaz de fornecer calor substncia de trabalho.

Fonte Fria qualquer sistema fsico capaz de receber calor da substncia de trabalho.

Toda a mquina trmica funciona de maneira semelhante operando em ciclo.Onde o W no ciclo numericamente igual diferena das reas.

Na mquina trmica a substncia de trabalho sofre uma transformao cclica durante a qual:a) A substncia de trabalho absorve calor da fonte quente.b) O trabalho realizado pela mquina.c) Calor expelido pela mquina para a fonte fria.

Esquema de mquina trmica:

Como a substncia de trabalho sofre uma transformao cclica, . Da 1 lei

O trabalho total realizado pela mquina igual a quantidade de calor total consumida atravs da mquina: Uma mquina trmica pode ser caracterizada pela sua eficincia ou rendimento trmico, definido por :

11O rendimento uma medida da capacidade que a mquina tem de transformar calor em trabalho.No entanto nunca totalmente convertida em trabalho, pois sempre h um calor rejeitado .A mquina tanto mais vantajosa quanto maior for o rendimento.Se a mquina no rejeitasse calor

Um motor com no necessitaria de duas fontes para o seu funcionamento; poderia funcionar a custa do arrefecimento de qualquer dos corpos que nos rodeiam.

baseado na 1 lei da Termodinmica, produzindo W a custa do arrefecimento duma fonte de calor.O 2 princpio postula a impossibilidade de se construir uma mquina perptua da 2 espcie.So conhecidas duas formulaes para a 2 lei: a formulao de Kelvin Planck e a de Clausius

Formulao de Kelvin Planck: impossvel construir uma mquina trmica na qual ocorre um processo em que o nico resultado seja a absoro de calor de uma fonte e a sua converso completa em trabalho.

Formulao de Clausius: impossvel construir uma mquina trmica que opera segundo um ciclo termodinmico e que no produza outros efeitos alm da transferncia de calor de um corpo frio para um corpo quente. Pois impossvel construir um refrigerador que opere sem receber trabalho15Se a mquina percorre o ciclo em sentido contrrio, ela estaria operando como um refrigerador ou bomba de calor.Absorve calor Q2 da fonte fria T2, uma certa quantidade de trabalho W realizado sobre a mquina e ela rejeita calor Q1 para a fonte quente T1.Na prtica desejvel que esse processo ocorra com a realizao de menor trabalho possvel.

MOTOR DE COMBUSTO INTERNA

Nos motores dequatro tempos (CICLO OTTO)o pisto, animado de movimento alternativo, recebe energia durante o tempo de combusto, executando as funes necessrias realizao da mesma nos outros trs tempos. Um sistemabiela/manivelatransforma o movimento alternativo em movimento derotao.

Oprimeiro tempo o deadmisso. Nele o pisto, deslocando-se no sentido deaumentarovolume, aspira aroumistura combustvel atravs davlvulade admisso, aberta por ummecanismoapropriado.

Osegundo tempo o decompresso. Atingindo o fim do curso de admisso, na posio chamada de Ponto Morto Inferior (PMI), fecha-se a vlvula de admisso e inicia-se acompressodosgases aspirados, a fim de torn-los maisdensos.

Oterceiro tempo o decombusto/expanso. Na outra extremidade de seu curso alternativo, chamado Ponto Morto Superior (PMS), ocorre o incio da combusto, que pode iniciar-se espontaneamente(CICLO DIESEL) ou pode ser provocada pelodisparode uma fasca (motores a gasolina,lcoolegs). A combusto ocorre de maneira diversa, dependendo do tipo de motor; acompanhada ou seguida pelaexpansodosgases queimados, queimpulsionamo pisto transmitindo-lhe energia.

Oquarto tempo o deescapamento. Atingido novamente oPMI, a abertura da vlvula deescape, comandada no instante adequado, permite o escoamento dos gasesqueimados, igualando apresso nocilindrocom a pressoambiente. Em seguida, o pisto empurra a maior parte dos gases que permanecem no cilindro em direo tubulaode escape, repetindo-se a seguir o tempo de admisso. A cada duas voltas do eixo de manivelas, ocorre apenas um tempo motor. No caso de tratar-se de apenas um cilindro, um volante indispensvel, a fim de que o pisto continue em movimento durante os trs tempos auxiliares.1911CICLO OTTO

Um refrigerador uma mquina trmica funcionando com um ciclo invertidoRefrigeradores

A cada ciclo fornecido um trabalho W. Como em uma mquina trmica:

Coeficiente de Performance

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Eficincia das mquinas frigorficas

O funcionamento dos refrigeradores baseado no princpio da transferncia de calor de uma fonte fria para uma fonte quente. Esse processo no ocorre espontaneamente. necessria uma fonte de energia externa para realizar um trabalho(compressor), para que essa transferncia possa ocorrer.As partes principais de uma geladeira domstica so: compressor, condensador, vlvula descompressora e evaporador. Ele tem a funo de aumentar a presso e a temperatura do gs refrigerante, fazendo-o circular pela tubulao interna do aparelho. Quando o gs passa pelo condensador, perde calor para o meio externo, liquefazendo-se, ou seja, tornando-se lquido. Ao sair do condensador, um estreitamento da tubulao (tubo capilar) provoca uma diminuio da presso. Assim, o elemento refrigerante, agora lquido e sob baixa presso, chega serpentina do evaporador (que tem dimetro maior que o tubo capilar), se vaporiza e, assim, retira calor da regio interna da geladeira. importante notar que o evaporador est instalado na parte superior (congelador) da geladeira. A partir desse ponto, o ciclo se reinicia e o gs refrigerante puxado outra vez para o compressor.

REFRIGERADORES23 REFERNCIASATKINS, P. W.Fsico-qumica.6. ed Rio de Janeiro: LTC Ed, c1999. v ISBN 852161161-7 TIPLER, Paul A. Fsica. v.2. 4 ed.Livros Tcnicos e Cientficos Editora.Halliday, Resnick, Walker, Fundamentos de Fsica.v.2. 7 ed. Livros Tcnicos e Cientficos Editora.BALL, D.W. Experimentos de Fsico-Qumica. 1. ed. So Paulo (SP): Thomson Learning, 2005. v. 1 e 2. CASTELLAN, G. Fundamentos de Fsico-Qumica. Rio de Janeiro: L. T. C. Editora S.A., 1986. 482 p. 24