Denominamos estado de equilíbrio de um sistema quando as variáveis macroscópicas pressão p, volume V, e temperatura T, não variam. O estado de equilíbrio é dinâmico no sentido de que os constituintes do sistema se movem continuamente. O estado de equilíbrio do sistema é representado por um ponto em um diagrama p-V. Podemos levar o sistema desde um estado inicial a outro final através de uma sucessão de estados de equilíbrio. Se denomina equação de estado a relação que existe entre as variáveis p, V, e T. A equação de estado mais simples é a de um gás ideal pV=nRT, descrita pelo cientista francês Paul Clapeyron, onde n representa o número de mols, e R a constante dos gases R=0.082 atm·l/(K mol). Se denomina energia interna do sistema a soma das energias de todas as suas partículas. Em um gás ideal as moléculas somente tem energia cinética, os choques entre as moléculas são supostos perfeitamente elásticos, a energia interna somente depende da temperatura.
02/10/2008
Termodinâmica Aula 8
Os sistemas físicos que encontramos na Natureza consistem em um agregado de um número muito grande de átomos. A matéria está em um dos três estados: sólido, líquido ou gasoso: Nos sólidos, as posições relativas (distância e orientação) dos átomos ou moléculas são fixas. Nos líquidos as distâncias entre as moléculas são fixas, porém sua orientação relativa varia continuamente. Nos gases, as distâncias entre moléculas, são em geral, muito maiores que as dimensões das mesmas. As forças entre as moléculas são de pouca intensidade e se manifestam principalmente no momento no qual se chocam. Por esta razão, os gases são mais fáceis de descrever que os sólidos e que os líquidos. O gás contido em um recipiente, é formado por um número muito grande de moléculas, 6,02·10²³ moléculas em um mol de substância. Quando se tenta descrever um sistema com um número muito grande de partículas se torna difícil, ou melhor impossível descrever o movimento individual de cada componente. Por isto mediremos as grandezas que se referem ao conjunto: volume ocupado por uma massa de gás, pressão que exerce o gás sobre as paredes do recipiente e sua temperatura. Estas quantidades físicas são denominadas macroscópicas, no sentido de que não se referem ao movimento individual de cada partícula, e sim do sistema em seu conjunto.
Denominamos estado de equilíbrio de um sistema quando as variáveis macroscópicas pressão p, volume V, e temperatura T, não variam. O estado de equilíbrio é dinâmico no sentido de que os constituintes do sistema se movem continuamente. O estado de equilíbrio do sistema é representado por um ponto em um diagrama p-V. Podemos levar o sistema desde um estado inicial a outro final através de uma sucessão de estados de equilíbrio. Se denomina equação de estado a relação que existe entre as variáveis p, V, e T. A equação de estado mais simples é a de um gás ideal pV=nRT, descrita pelo cientista francês Paul Clapeyron, onde n representa o número de mols, e R a constante dos gases R=0.082 atm·l/(K mol). Se denomina energia interna do sistema a soma das energias de todas as suas partículas. Em um gás ideal as moléculas somente tem energia cinética, os choques entre as moléculas são supostos perfeitamente elásticos, a energia interna somente depende da temperatura.
Denominamos estado de equilíbrio de um sistema quando as variáveis macroscópicas pressão p, volume V, e temperatura T, não variam. O estado de equilíbrio é dinâmico no sentido de que os constituintes do sistema se movem continuamente. O estado de equilíbrio do sistema é representado por um ponto em um diagrama p-V. Podemos levar o sistema desde um estado inicial a outro final através de uma sucessão de estados de equilíbrio. Se denomina equação de estado a relação que existe entre as variáveis p, V, e T. A equação de estado mais simples é a de um gás ideal pV=nRT, descrita pelo cientista francês Paul Clapeyron, onde n representa o número de mols, e R a constante dos gases R=0.082 atm·l/(K mol). Se denomina energia interna do sistema a soma das energias de todas as suas partículas. Em um gás ideal as moléculas somente tem energia cinética, os choques entre as moléculas são supostos perfeitamente elásticos, a energia interna somente depende da temperatura.
01/10/2008
Termodinâmica Aula 7
Termoquímica é a parte da Química que trata das trocas de calor que acompanham as reações. As reações químicas podem ser:
Toda substância possui uma quantidade de energia armazenada nas suas ligações. Quando a energia contida nos reagentes é maior que a contida nos produtos, temos uma reação exotérmica pois ocorre liberação de energia.
Quando a energia contida nos reagentes é menor que a contida nos produtos, temos uma reação endotérmica pois ocorre absorção de energia.
Essa energia contida nas substâncias recebe o nome de entalpia (H). A variação de entalpia para uma dada reação química é dada por ΔH = HP - HR, onde HP é a soma das entalpias dos produtos, HR é a soma das entalpias dos reagentes.
Quando a reação se realiza a pressão constante o ΔH é chamado de calor de reação. Em Termoquímica é usual se expressar as variações de energia nas reações através de quilocalorias (Kcal).
A quilocaloria é mil vezes o valor de uma caloria. Uma caloria corresponde a quantidade de calor necessária para se elevar de 14,5ºC para 15,5ºC a temperatura de 1g de água. Outra unidade usual em Termoquímica é o Joule (J). Uma caloria equivale a 4,18 J.
- Exotérmicas: quando a reação ocorre com liberação de calor (de exo: para fora)
- Endotérmicas: quando a reação ocorre com absorção de calor (de endo: para dentro)
Toda substância possui uma quantidade de energia armazenada nas suas ligações. Quando a energia contida nos reagentes é maior que a contida nos produtos, temos uma reação exotérmica pois ocorre liberação de energia.
Quando a energia contida nos reagentes é menor que a contida nos produtos, temos uma reação endotérmica pois ocorre absorção de energia.
Essa energia contida nas substâncias recebe o nome de entalpia (H). A variação de entalpia para uma dada reação química é dada por ΔH = HP - HR, onde HP é a soma das entalpias dos produtos, HR é a soma das entalpias dos reagentes.
Quando a reação se realiza a pressão constante o ΔH é chamado de calor de reação. Em Termoquímica é usual se expressar as variações de energia nas reações através de quilocalorias (Kcal).
A quilocaloria é mil vezes o valor de uma caloria. Uma caloria corresponde a quantidade de calor necessária para se elevar de 14,5ºC para 15,5ºC a temperatura de 1g de água. Outra unidade usual em Termoquímica é o Joule (J). Uma caloria equivale a 4,18 J.
30/09/2008
Termodinâmica Aula 6
A experiência mostra que os sólidos, ao sofrerem um aquecimento, se dilatam e, ao serem resfriados, se contraem. A dilatação ou a contração ocorre em três dimensões: comprimento, largura e espessura.
Dilatação linear
É aquela em que predomina a variação no comprimento.
DL = L - L0
DL = a.L0.DT
L = L 0 (1+ a.DT)
DL = variação no comprimento
a = coeficiente de dilatação linear (º C -1 )
DT = variação da temperatura (º C)
1 Um cano de cobre de 4 m a 20o C é aquecido até 80o C. Dado do cobre igual a 17.10-6 oC-1 , de quanto aumentou o comprimento do cano?
2 O comprimento de um fio de alumínio é de 30 m, a 20o C. Sabendo-se que o fio é aquecido até 60o C e que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é de 24.10-6 oC-1, determine a variação no comprimento do fio.
3 Qual o aumento de comprimento que sofre uma extensão de trilhos de ferro com 1000 m ao passar de 0o C para 40o C, sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do ferro é 12.10-6 oC-1 ?
4 Uma barra de ferro tem, a 20o C, um comprimento igual a 300 cm. O coeficiente de dilatação linear do ferro vale 12.10-6 oC-1. Determine o comprimento da barra a 120o C.
5 Um tubo de ferro, a = 12.10-6 oC-1, tem 10 m a -20o C. Ele foi aquecido até 80o C. Calcule o comprimento a final do tubo.
6 Uma barra de determinada substância é aquecida de 20o C para 220o C. Seu comprimento à temperatura de 20o C é de 5,000 cm e à temperatura de 220o C é de 5,002 cm. Determine o coeficiente de dilatação linear da substância.
Questões
1 Aquecendo-se um sólido, suas moléculas: a) nada sofrem; b) vibram menos; c) se aproximam; d) vibram mais e se afastam
2 A distância entre dois pedaços de trilhos consecutivos em uma estrada de ferro é: a) menor no inverno; b) praticamente constante; c) maior no inverno; d) maior no verão.
3 Um pino deve se ajustar ao orifício de uma placa que está na temperatura de 20o C. No entanto, verifica-se que o orifício é pequeno para receber o pino. Que procedimentos podem permitir que o pino se ajuste ao orifício? a) aquecer o pino; b) esfriar a placa; c) colocar o pino numa geladeira; d) nenhuma das anteriores.
4 Ao colocar um fio de cobre entre dois postes, num dia de verão, um eletricista deve: a) deixá-lo muito esticado; b) deixá-lo pouco esticado; c) é indiferente se pouco ou muito esticado.
29/09/2008
Sistemas Hidráulicos
Gerador: Bombas de deslocamento
(engrenagens, palhetas, pistões etc.);
Distribuidor: válvulas direcionais, válvulas de
pressão, válvulas de bloqueio etc.
Consumidor: cilindros lineares, motores,
cilindros rotativos etc.
Sistemas Hidráulicos
Grupo de acionamento
Grupo de Comando e Controle
Grupo de atuação
Vantagens:
Fácil instalação;
Rápida e suave inversão de movimentos;
Pode ser iniciado em plena carga;
Precisão no posicionamento e velocidade;
Sistemas auto lubrificados;
Pequena relação peso/potencia;
Pequena relação tamanho/potencia;
Proteção simples contra sobrecarga.
Fluido Hidráulico - Funções:
Transmitir pressão;
Lubrificar as partes móveis;
Proteger contra oxidação;
Eliminar calor;
Remover partículas metálicas.
Fluidos Hidráulicos - Tipos:
Óleo mineral;
Fluídos resistentes ao fogo:
• Emulsão de óleo (1 a 40%) em água;
• Emulsão de água (40%) em óleo;
Aditivos:
• Fluído sintético.
Inibidor de oxidação: reduz a reação do
óleo com o oxigênio.
Inibidor de corrosão: forma um filme sobre
os metais que neutraliza material corrosivo
ácido.
Extrema pressão (antidesgaste): para
aplicações de alta temperatura e alta
pressão.
Antiespumante: une pequenas bolhas de
ar que se desprendem e estouram.
28/09/2008
Termodinâmica Aula 5
Dilatação Linear:
É aquela na qual predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, no comprimento, largura ou altura do corpo.
Para estudarmos este tipo de dilatação, imagine uma barra metálica de comprimento inicial L0 e temperatura θ0.
— Se aquecermos esta barra até que a mesma sofra um variação de temperatura Δθ, notaremos que seu comprimento passa ser igual a L (conforme a figura abaixo:
Dos itens anteriores podemos escrever que a dilatação linear é:
Onde:
L0 = comprimento inicial.
L = comprimento final.
ΔL = dilatação (DL > 0) ou contração (DL < 0)
Δθ = θ0 - θ(variação da temperatura)
α = é uma constante de proporcionalidade característica do material que constitui a barra, denominada coeficiente de dilatação térmica linear.
Dos itens anteriores podemos escrever que a dilatação linear é:
Onde:
L0 = comprimento inicial.
L = comprimento final.
ΔL = dilatação (DL > 0) ou contração (DL < 0)
Δθ = θ0 - θ(variação da temperatura)
α = é uma constante de proporcionalidade característica do material que constitui a barra, denominada coeficiente de dilatação térmica linear.
27/09/2008
Fluidos Refrigerantes.
Gás refrigerante: Se a pressão exercida na superfície de um corpo líquido for reduzida, este passará ao estado gasoso mais facilmente, requerendo neste caso uma quantidade menor de calor para evaporar.
Por isso uma das primeiras etapas cumpridas no desenvolvimento dos sistemas de refrigeração foi encontrar o fluido cujo ponto de evaporação fosse mais baixo do que o da água. Esta característica foi encontrada nos chamados "fluidos refrigerantes".
O gás CFC-12 (R12) era um dos mais usados até ser proibido pelo elevado poder destrutivo do ozônio atmosférico (encarregado de interceptar a maior parte das radiações ultravioletas).
O gás HCFC-22 (R22) consegue a combinação de ótimas características químicas e físicas a um elevado rendimento volumétrico, sendo usado nas instalações de climatização de baixa a médias potências.
O gás CFC 114, é usado nos compressores centrífugos nas instalações de climatização.
Conhecidos na realidade doméstica como “gás de geladeira”, os agentes refrigerantes são substâncias que absorvem grande quantidade de calor ao passarem do estado líquido para o gasoso. A absorção depende de uma fonte extra para efetuar a troca de calor (água ou o ar) e ocorre justamente com a mudança de fase do fluido. Inicialmente, os refrigerantes mais usados eram a amônia, o dióxido de carbono, dióxido de enxofre e cloreto de metila. Em 1931, o setor conheceu os refrigerantes de fluorcarbono, fabricados pela Dupont. No ano seguinte, o cientista Thomas Midgely Jr. inventou o refrigerante 12, mais conhecido como Freon 12, ou o famigerado clorofluorcarbono (CFC). Este tem a característica de apresentar reação endotérmica – capacidade de regular sua própria temperatura de acordo com a interação com o meio – quando expande ou quando vaporiza. Além disso, não é inflamável, não é explosivo, não é tóxico e não corrói metais. No final da década de 80, um golpe esfriou o entusiasmo dos adeptos do CFC e outros. Evidências científicas ligaram os produtos de fluorcarbonos a buracos na camada de ozônio, importante barreira ao excesso de radiação solar ultravioleta na superfície terrestre.
Em pesquisa de refrigerantes substitutos, a categoria dos hidrocarbonetos (HC) resultam inócuos para o ambiente, mas são extremamente inflamáveis, portanto são pouco adaptados aos Sistemas civis; a categoria dos refrigerantes naturais (amônia) apresenta boas propriedades termodinâmicas, baixa inflamabilidade, mas elevada toxicidade, enfim à categoria dos hidro-fluorcaburetos (HFC) que não têm o impacto no ozônio estratosférico, mas aumenta a poluição do ar (quantidades de CO² no ar).
O gás HFC 134a (R134a) substitui o CFC-12 na refrigeração civil, seu impacto é baixo no ozônio, mas não é adaptado para os sistemas de climatização.
A substituição do R22 recorre-se ao gás HFC 407C (R407c) ou ao HFC 410A (R410a), mas em ambos os casos são necessários uma conversão das instalações de refrigeração e de ar-condicionado. Além destes, pode ser usado também o gás HFC 404A (R404A) que, porém, apresenta um potencial de superaquecimento global entre os mais elevados da categoria dos hidrofluorcarburetos. Portanto, os sistemas de climatização continuam utilizando o R 22, porém em processo extremamente controlado, ou seja, para ocorrer uma entropia (fuga no sistema), seria necessária uma ação voluntária no sentido de romper a tubulação, causando assim um vazamento.
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