Introdução a termodinâmica: trabalho e energia Curso Técnico de Mecânica Automotiva Fundamentos de Mecânica Aplicada Prof. Paulo A Baltazar Ramos.

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1 Introdução a termodinâmica: trabalho e energia Curso Técnico de Mecânica Automotiva Fundamentos de Mecânica Aplicada Prof. Paulo A Baltazar Ramos

2 Conteúdo  Calor  Trabalho  Conservação e transformação da energia  1ª lei da termodinâmica (conversão de calor em trabalho e vice e versa)

3 Calor Transferência de energia térmica entre corpos ou regiões do mesmo corpo em diferentes temperaturas Flui do mais quente para o mais frio

4 Calor Não há transferência de calor quando se atinge o equilíbrio térmico Equilíbrio térmico implica em mesma temperatura

5 Calor Unidades de medida – Caloria (cal): sistema internacional – British Thermal Unit (BTU): sistema inglês – Joule (J): sistema internacional

6 Trabalho Deslocamento de uma massa sujeita a uma força T = F. D ou T = m. a. D

7 Trabalho Unidades de medida – Joule (J): sistema internacional – Horsepower-hour (HPh): sistema inglês – British Thermal Unit (BTU): sistema inglês – Pé-libra força: sistema inglês – Kilowatt-hora (kWh): unidade usada no mercado do setor elétrico

8 Trabalho Levantar ou baixar um peso requer trabalho

9 1a lei da termodinâmica Calor pode ser convertido em trabalho e vice e versa

10 Máquina térmica Aproveita a 1 a lei da termodinâmica para realizar trabalho ou transferir calor (ex. geladeira, ar condicionado, motor de combustão interna, máquina a vapor, etc.)

11 Conservação de energia Calor e trabalho são formas de energia A energia pode ser transformada mas não pode ser criada ou destruída

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13 Cálculo de energia, calor e trabalho Trabalho de uma força com deslocamento – W = F.D Trabalho gerado pela variação de volume – W = P. V Energia potencial gravitacional – E = m.g.H Energia potencial elástica – E = k.x 2 /2 Calor – Q = m.c. T Energia cinética E = m.v 2 /2

14 Potencia Trabalho realizado na unidade de tempo P = W ou Q/tempo ou P = F. v ou P = E/tempo

15 Potencia Unidades de medida – Watt (W): sistema internacional – Horsepower (HP): sistema inglês – Cavalo vapor (CV): sistema técnico

16 Motor de combustão – ciclo de Carnot Ciclo ideal com maior rendimento térmico – 2 transformações isotérmicas – 2 transformações adiabáticas

17 Motor combustão – ciclo Otto Ciclo real do motor (rendimento 22 a 30%) O motor de combustão aproveita o calor gerado pela combustão para produzir trabalho – Fonte quente: gases aquecidos pela queima – Fonte fria: ar admitido no cilíndro

18 Exercício PUC/RJ - Um líquido é aquecido através de uma fonte térmica que provê 50,0 cal por minuto. Observa-se que 200 g deste líquido se aquecem de 20,0 °C em 20,0 min. Qual é o calor específico do líquido, medido em cal/(g °C)?

19 Exercício Quais são as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor de ciclo Otto, de acordo com o diagrama PV ? a)Na compressão da mistura ar-combustível; b)Na queima do combustível; c)Na expansão do cilindro; d)Na abertura da válvula de escape.

20 Exercício Qual o calor/trabalho necessário para a transformação de A para B na figura abaixo?

21 Exercício Qual o calor/trabalho necessário para a transformação de A para B na figura abaixo?