Máquinas Térmicas e Sistemas Refrigeradores. Prof. Osvaldo Canato Júnior

Transcrição

1 Máquinas érmicas e Sistemas Refrigeradores rof. Osvaldo Canato Júnior

2 rincíios termodinâmicos 1ª lei da termodinâmica: U = Q - W 2ª lei da termodinâmica: or meio de oerações contínuas é imossível transformar toda a energia térmica, or troca de calor, em energia mecânica, ou seja, em realização de trabalho. Lei geral dos gases erfeitos:

3 ransformação Isovolumétrica = const U = Q- W W = 0 U = Q > 1 2 < 1 2 U = Q, ambos ositivos Como não há realização de trabalho, todo o calor fornecido ao gás é transformado em energia interna e o gás se aquece. Exemlos: exlosão da gasolina no motor de quatro temos; anela de ressão sem escae do gás. U = Q, ambos negativos Como não há realização de trabalho, o gás esfria, diminuindo sua energia interna conforme erde calor. Exemlos: descomressão gasosa na câmara de combustão de um motor de quatro temos devido à abertura da válvula de escae.

4 ransformação Isotérmica = const U = Q - W U = 0 Q = W = 1 2 = Q = W, ambos ositivos Como não há variação de energia interna, todo o calor fornecido ao gás é transformado em trabalho. Exemlo: exansão gasosa a temeratura constante no ciclo de Carnot. Q = W, ambos negativos Como não há variação de energia interna, o gás erde calor na mesma taxa em que sofre a realização de trabalho. Exemlo: comressão gasosa a temeratura constante no ciclo de Carnot.

5 ransformação diabática, e variam U = Q - W Q = 0 U = - W 1 2 < > U = - W, com e U - Como não há troca de calor, o gás esfria ao erder energia interna conforme se exande violentamente. Exemlos: liberação do gás contido em um frasco de aerossol; exansão gasosa aós a exlosão do combustível em um motor de quatro temos (3 a etaa); descomressão gasosa na válvula de descomressão de um refrigerador. U = - W, com e U + Como não há troca de calor, o gás esquenta ao ganhar energia interna or ser violentamente comrimido. Exemlos: bombeamento de ar em uma bomba de encher neu de bicicleta; comressão gasosa feita elo movimento do istão em um motor de quatro temos (2 a etaa); comressão gasosa no comressor de um refrigerador.

6 ransformação Isobárica = const U = Q - W U, Q e W variam U = Q - W 2 < 1 2 > U = Q - W, todos ositivos. o ganhar calor (Q +) de uma fonte quente, o gás esquenta (U +) e se exande, realizando trabalho (W +). Exemlos: admissão de gás no motor de quatro temos (1 a etaa); vaorização do fluído freon no congelador de um refrigerador. U = Q - W, todos negativos. o erder calor (Q -) ara uma fonte fria, o gás esfria (U -), conforme vai sendo comrimido (). Exemlos: exaustão do gás aós abertura da válvula de escae de um motor de quatro temos (4 a etaa); condensação do gás freon no condensador de um refrigerador

7 Fonte quente Q R MÁQUIN ÉRMIC Q D Fonte fria recebido devolvido rabalho realizado elo gás W ciclo W η Q ciclo R ransformação Cíclica U = Q - W D, C U ciclo = 0, Q ciclo = W ciclo ' ; ' ; ' D C Q e W rabalho realizado sobre o gás W ciclo D ciclo Fonte quente Q D SISEM devolvido REFRIGERDOR Q R Q R Fonte fria recebido Q ciclo = W ciclo, ambos ositivos. ós uma série de transformações termodinâmicas, o gás volta às condições iniciais ara o reinicio do ciclo, que tem como balanço energético a utilização de arte do calor recebido de uma fonte quente ara a realização de trabalho elo gás (W ciclo +), com o restante do calor não utilizado sendo cedido a uma fonte fria (Q ciclo +). Exemlo: máquinas térmicas. Q ciclo = W ciclo, ambos negativos. ós uma série de transformações termodinâmicas, o gás volta às condições iniciais ara o reinicio do ciclo, que tem como balanço energético a utilização do trabalho realizado sobre o gás (W ciclo -) ara a extração de calor da fonte fria e sua transferência a uma fonte quente (Q ciclo -). Exemlo: sistemas refrigeradores.