Introduo Sistemas Trmicos

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO JOO DEL-REIMini GeladeiraIntroduo aos Sistemas TrmicosProfessor: Daniel Jos FerreiraMini GeladeiraEquipe:

Arthur NevesKaroline BarbozaRebeka Barbosa2IntroduoHistria da Geladeira;Mquinas Trmicas;Segunda lei da Termodinmica;Clula de Peltier;Efeito Seebeck;Efeito Peltier;Projeto;Conveco;Demonstrao Prtica

3Histria da GeladeiraEm 1805, Oliver Evans (13/09/1755 - 15/04/1819), um inventor americano, projetou a primeira mquina de refrigerao movida a vapor, mas nunca construiu uma. Seu projeto foi modificado e, tambm usando o princpio da compresso do vapor, construdo por Jacob Perkins em 1834;

A primeira mquina refrigeradora foi construda em 1856, usando o princpio da compresso de vapor, pelo australiano James Harrison, que tinha sido contratado por uma fbrica de cerveja para produzir uma mquinaque refrescasse aquele produto durante o seu processo de fabricao, e para a indstria de carne processada para exportao.

4Histria da GeladeiraO primeiro refrigerador domstico aparentemente foi produzido em 1913 por Fred W. Wolf Junior em Chicago, chamado Domelre ( Domestic Eletric Refrigerator). No foi um sucesso comercial, ao contrario da companhia Kelvinator, formada em maio de 1916. Os refrigeradores Kelvinator, como seus descendentes modernos, resfriavam usando uma bomba de calor de fase alternada.5Histria da GeladeiraS em 1925 foram fabricados os primeiros refrigeradores que continham numa mesma unidade a caixa de resfriamento e o motor, compressor e condensador (trio que antes existia separado, ao lado ou embaixo da geladeira.

O primeiro refrigerador a ter sucesso mundial foi um modelo da General Eletric (Monitor-Top) de 1927. Mais de um milho de unidades foram produzidas, muitas ainda funcionando atualmente.

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Histria da GeladeiraNo BrasilO primeiro aparelho produzido no Brasil, foi construdo no ano de 1947, em uma pequena oficina na cidade de Brusque em Santa Catarina. De 1947 a 1950, Guilherme Holderegger e Rudolf Stutzer j tinham fabricado, na oficina de Brusque, 31 aparelhos movidos a querosene. Ento surge um novo personagem, Wittich Freitag, um comerciante bem sucedido da cidade de Joinville-SC, que convence os dois a montarem uma fbrica. Fechada a sociedade entre os trs, em 15 de julho de 1950 entra em operao a CONSUL, primeira fbrica de refrigeradores do Brasil, na cidade de Joinville

7Mquinas trmicasSegunda Lei da TermodinmicaA segunda lei a que tem maior aplicao na construo de mquinas e utilizao na indstria, pois trata diretamente do rendimento das mquinas trmicas.

Enunciado de Clausius:O calor no pode fluir, de forma espontnea, de um corpo de temperatura menor, para um outro corpo de temperatura mais alta.

Enunciado de Kelvin-Planck: impossvel a construo de uma mquina que, operando em um ciclo termodinmico, converta toda a quantidade de calor recebido em trabalho.

8Mquinas trmicas

9 Tendo como consequncia que o sentido natural do fluxo de calor da temperatura mais alta para a mais baixa, e que para que o fluxo seja inverso necessrio que um agente externo realize um trabalho sobre este sistema.Mquinas trmicas

10 Neste caso, o fluxo de calor acontece da temperatura menor para o a maior. Mas conforme a 2 Lei da Termodinmica, este fluxo no acontece espontaneamente, logo necessrio que haja um trabalho externoClula de peltierUsando uma diferena de potencial pode-se transferir calor da juno fria para quente aplicando-se a polaridade eltrica adequada ( um refrigerador no sentido termodinmicoda palavra).

Efeito Seebeck;

Efeito Peltier;11

Efeito SeebeckEm 1821, Thomas Johann Seebeck verificou a circulao de uma corrente em um circuito fechado feito com fios de dois metais diferentes com uma juno acima da temperatura da outra.

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TermoparesO princpio termoeltrico dos termopares deriva de uma propriedade fsica dos condutores metlicos submetidos a um gradiente trmico em suas extremidades: a extremidade mais quente faz com que os eltrons dessa regio tenham maior energia cintica e se acumulem no lado mais frio, gerando uma diferena de potencial eltrico entre as extremidades do condutor.

Quando dois condutores metlicos A e B de diferentes naturezas so acoplados mediante um gradiente de temperatura, os eltrons de um metal tendem a migrar de um condutor para o outro, gerando uma diferena de potencial eltrico num efeito semelhante a uma pilha eletroqumica.

13Termopares14

Efeito PeltierO efeito Peltier foi observado em 1834 por Jean Charles Athanase Peltier, 13 anos aps o fsico Thomas Johann Seebeck ter descoberto o efeito Seebeck em 1821.

O efeito Peltier a produo de um gradiente de temperatura em duas junes de dois condutores (ou semicondutores) de materiais diferentes quando submetidos a uma tenso eltrica em um circuito fechado (consequentemente, percorrido por uma corrente eltrica).

15Efeito Peltier16

Quando uma corrente DC passa por um ou mais pares de elementos de tipo-n a tipo-p, h uma reduo na temperatura da junta ("lado frio") resultando em uma absoro do calor do ambiente. Este calor transferido pela pastilha por transporte de eltrons e emitido no outro lado ("quente") via eltrons que movem de um estado alto para um estado baixo. Efeito Peltier17

Controle de temperatura18

ProjetoEstrutura:

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Funcionamento:21

ConvecoDenomina-se conveco trmica o processo de transferncia de calor que acontece graas a movimentao de um material.

Material: ar

A movimentao do ar, mais quente e mais frio, cria as chamadascorrentes de conveco.22

O ar quente apresenta tendncia a subir, e o ar frio, tendncia a descer.23Mais Adequado:

24Demonstrao Prtica:25