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