SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

Apresentação em tema: "SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA"— Transcrição da apresentação:

1 SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
AULA Nº 6 – 1º/2017 SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA CURSO: Engenharia Civil Semestre: 3º DISCIPLINA: Fundamentos de Termodinâmica PROFº: MSc. Demetrius Leão

2 ALGUNS MOTORES NO MAQUINÁRIO DA CONSTRUÇÃO CIVIL
TRELIÇA LANÇADEIRA FUNÇÃO: utilizado para lançamento de vigas pré moldadas, é indicado para obras de infraestrutura em que a utilização de guindastes seja inviável. MOTOR: Toda a sua operação é feita por sistema elétrico próprio, por meio de gerador e controles que o operador comanda os movimentos.

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4 CAMINHÃO BETONEIRA FUNÇÃO: O caminhão betoneira é responsável por receber o concreto usinado da central dosadora e transportar até o local de aplicação nas obras. Também são os responsáveis por misturar os materiais (água, pedra, areia, cimento e aditivos) para transformá-los no concreto usinado. MOTOR: O motor do caminhão é à combustão. O funcionamento o balão é por meio de uma bomba hidráulica

5 PERFURATRIZ FUNÇÃO: é uma máquina que realiza perfurações em solo ou rochas com o objetivo de produzir um furo ou poço, de uma certa profundidade. MOTOR: elétrico ou à explosão

6 O QUE É UMA MÁQUINA TÉRMICA?
Uma máquina térmica recebe calor de uma fonte quente, utilizado parte desse calor para realização de trabalho. O restante é rejeitado para uma fonte fria.

7 CICLOS TERMODINÂMICOS REAIS Os motores de combustão interna a 4 tempos – o Ciclo Otto

8 1 - ADMISSÃO Com o êmbolo (pistão) no PMS (ponto morto superior) é aberta a válvula de admissão, enquanto se mantém fechada a válvula de escape. A dosagem da mistura gasosa é regulada pelo sistema de alimentação, que pode ser um carburador ou pela injeção eletrônica, em que se substitui o comando mecânico destes sistemas por um eletrônico e conseguindo-se assim melhores prestações, principalmente quando solicitadas respostas rápidas do motor. O êmbolo é impulsionado para baixo pelo veio de manivelas (virabrequim), move-se então até ao PMI (ponto morto inferior). A este passeio do êmbolo é chamado o primeiro tempo do ciclo, ou tempo de admissão.

9 2 - COMPRESSÃO Fecha-se nesta altura a válvula de admissão, ficando o cilindro cheio com a mistura gasosa, que é agora comprimida pelo pistão, impulsionado no seu sentido ascendente em direção à cabeça do motor por meio de manivelas até atingir de novo o PMS. Na animação observa-se que durante este movimento as duas válvulas se encontram fechadas. A este segundo passeio do êmbolo é chamado o segundo tempo do ciclo, ou tempo de compressão.

10 3 - EXPLOSÃO Quando o êmbolo atingiu o PMS, a mistura gasosa que se encontra comprimida no espaço existente entre a face superior do êmbolo e a cabeça do motor, denominado câmara de combustão, é inflamada devido a uma faísca produzida pela vela e "explode". O aumento de pressão devido ao movimento de expansão destes gases empurra o êmbolo até ao PMI, impulsionando desta maneira por meio de manivelas e produzindo a força rotativa necessária ao movimento do eixo do motor que será posteriormente transmitido às rodas motrizes. A este terceiro passeio do êmbolo é chamado o terceiro tempo do ciclo, tempo de explosão, tempo motor ou tempo útil, uma vez que é o único que efetivamente produz trabalho, pois durante os outros tempos, apenas se usa a energia de rotação acumulada no volante ("inércia do movimento"), o que faz com que ele ao rodar permita a continuidade do movimento por meio de manivelas durante os outros três tempos.

11 4 - EXPULSÃO O cilindro encontra-se agora cheio de gases queimados. É nesta altura, em que o êmbolo impulsionado por meio de manivelas retoma o seu movimento ascendente, que a válvula de escape se abre, permitindo a expulsão para a atmosfera dos gases impelidos pelo êmbolo no seu movimento até ao PMS, altura em que se fecha a válvula de escape. A este quarto passeio do êmbolo é chamado o quarto tempo do ciclo, ou tempo de exaustão(escape).

12 Carro elétrico x carro convencional
VANTAGENS DESVANTAGEM Diminuição drástica dos resíduos poluentes: Baixa autonomia: Melhor eficiência energética: Durabilidade da bateria:  Condução mais agradável: Segurança da utilização: Menor custo de manutenção e operação:  Tempo de recarga: 

13 Uma reflexão sobre as máquinas térmicas...
O estudo das máquinas térmicas chamou a atenção dos físicos pois sempre um conjunto de características eram notadas em seu funcionamento...

14 Essas constatações foram sintetizadas na SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA.
O calor sempre flui do corpo mais quente para o mais frio. O inverso só ocorre com realização de trabalho. Um máquina térmica sempre depende de duas fontes: uma quente e outra fria. Não é possível transformar todo o calor retirado de uma fonte quente em trabalho, mas é possível transformar todo trabalho em calor. Essas constatações foram sintetizadas na SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA.

15 2ª Lei da Termodinâmica – Enunciado de Clausius
“O calor flui espontaneamente de um corpo quente para um corpo frio. O inverso só ocorre com realização de trabalho.” Rudolf Emmanuel Clausius , 1850

16 2ª Lei da Termodinâmica – Enunciado de Kelvin
“É impossível, para uma máquina térmica que opera em ciclos, converter integralmente calor em trabalho”. Lorde Kelvin, 1851

17 RENDIMENTO DE UMA MÁQUINA TÉRMICA
A quantidade de calor rejeitada para fonte fria (Q2) somado ao trabalho realizado pela máquina térmica (τ), é igual à quantidade de calor proveniente da fonte quente (Q1). Q1= τ + Q2

18 EXEMPLO 1 Uma máquina térmica recebe de uma fonte quente 800 J de calor. Dessa quantia, 200 J são utilizados para realização de trabalho. Qual é o rendimento dessa máquina térmica?

19 Rendimento Máximo – Ciclo de Carnot
Teoricamente, uma máquina operando nesse ciclo atingiria seu rendimento máximo.

20 TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA
A transformação adiabática é aquela em que não há trocas de energia térmica entre o sistema e o meio exterior. Embora o gás não estabeleça trocas de energia térmica com o sistema externo, durante o processo a pressão, o volume, a temperatura e a energia interna do gás variam, não permanecendo nenhuma dessas grandezas constante.

21 Ciclo de Carnot O ciclo de Carnot é constituído de duas transformações isotérmicas: uma para a temperatura T1 da fonte quente onde ocorre o processo de expansão e a outra temperatura T2 referente a fonte fria onde ocorre o processo de compressão. Cada uma dessas transformações é intercalada com duas transformações adiabáticas.  

22 EXEMPLO 2 Uma máquina térmica opera entre as temperaturas de 27°C e 227°C. Para esta máquina, quanto vale o seu rendimento máximo?

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24 BONS ESTUDOS!