Máquinas e Equipamentos Agroindustriais Aula 04

Propriedades termodinâmicas são características macroscópicas de um sistema, como: volume, temperatura, pressão. Estado termodinâmico pode ser entendido como sendo a condição em que se encontra a substância, sendo caracterizado pelas suas propriedades. Processo é uma mudança de estado de um sistema. O processo representa qualquer mudança nas propriedades da substância. Uma descrição de um processo típico envolve a especificação dos estados de equilíbrio inicial e final. Ciclo é a fase do processo onde o estado inicial e o estado final do sistema coincidem. Substância pura é qualquer substância que tenha composição química invariável e homogênea. Ela pode existir em mais de uma fase (sólida, líquida e gasosa), mas a sua composição química é a mesma em qualquer das fases. Uma propriedade termodinâmica de uma substância é qualquer característica observável desta substância. Um número suficiente de propriedades termodinâmicas independentes constitui uma definição completa do estado da substância. As propriedades termodinâmicas mais comuns são: temperatura (T), pressão (P), volume (V). Além destas propriedades termodinâmicas mais familiares, e que são mensuráveis diretamente, existem outras propriedades termodinâmicas fundamentais para a análise de transferência de calor, trabalho e energia, não mensuráveis diretamente, que são: energia interna (u), entalpia (h) e entropia (s). Energia Interna (u): São as energias que a matéria possui devido ao movimento de forças intermoleculares. Esta forma de energia pode ser decomposta em duas partes: a) Energia cinética interna ⇒ relacionada à velocidade das moléculas; b) Energia potencial interna ⇒ relacionada às forças de atração entre as moléculas. As mudanças na velocidade das moléculas são identificadas, macroscopicamente, pela alteração da temperatura da substância (sistema), enquanto que as variações na posição são identificadas pela mudança de fase da substância (sólido líquido ou vapor). Entalpia (h): Podemos definir esta propriedade termodinâmica como sendo o aproveitamento da energia gerada nas transformações ocorridas neste sistema. Entropia (s): Esta propriedade termodinâmica representa uma medida da desordem molecular da substância. O processo de compressão do fluido refrigerante é utilizado em sistemas de refrigeração como geladeiras, freezers, balcões frigoríficos e condicionadores de ar. A base desses sistemas está na compressão do fluido por um motocompressor, onde o ciclo se coincide. O processo começa quando o sistema passa de termostático (parado), para termodinâmico, aproveitando a energia interna do sistema através da entalpia, onde o fluido refrigerante através de suas características termodinâmicas começa a se deslocar do tubo capilar em estado liquefeito, para o evaporador onde uma diferença de diâmetro existente entre o capilar e o evaporador proporciona evaporação ao fluido. Durante essa etapa do processo, um bulbo contendo mercúrio já se encarregou de acionar o motocompressor, através de um circuito termoelétrico. Estando acionado, o motocompressor começa a agir como uma bomba, retirando todo o fluido em estado gasoso, que numa reação endotérmica absorve todo o calor do evaporador e de qualquer corpo ou substância que nele se encontre, deixando o ambiente refrigerado ciclicamente. Nesse ponto o fluido encontra-se com sua pressão e temperatura baixa e seu volume reduzido (transformação de um gás num ciclo reversível). Até quando atingem o interior da câmara de compressão do motocompressor, onde ocorre uma transformação adiabática (tão rápido que o fluido não troca calor com o meio), apenas absorve parte do calor gerado pelo trabalho eletromecânico, responsável pelo funcionamento do pistão de compressão. Após ser comprimido, o fluido ainda em estado gasoso, é forçado a sair da câmara de combustão, por uma tubulação de menor diâmetro, causando com isto, o aumento da pressão e da temperatura do fluido, consequentemente seu volume também sofrerá variação, aumentando consideravelmente. Quando o fluido gasoso superaquecido (reação exotérmica) chega ao condensador, todo o calor retirado do interior do evaporador é dissipado, ao trocar calor com o meio externo. Nas geladeiras essa troca e dissipação ocorrem de maneira natural, através da ventilação das aletas que ficam na parte de trás. Nos condicionadores de ar essa dissipação se dá de maneira forçada, através de um ventilador que expulsa o calor do condensador. Essa ação do calor latente transforma o fluido refrigerante em estado gasoso para estado liquefeito, através da formação de fluido condensado resultante da diferença de temperatura do fluido e o meio externo.

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