Ciclo carnot

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Centro de Instrução Almirante Graça Aranha

Curso de Aperfeiçoamento para Oficial de Máquinas
APMA 2

Rio de Janeiro 2012


Carlos Alexandre Siqueira
Carlos Magno Reis
Igor Florentino RodriguesIzis dos Santos Borges
Ryan Hill Cólen Guedes

Disciplina: TER – 11
Prof.: Leão

Biografia

Nicolas Léonard Sadi Carnot nasceu em 01 de junho de 1796 em Paris, físicoe engenheiro, estudou na Escola Politécnica em Paris e na Escola Genie em Metz, ambos na França.
Em 1824, sua única obra Reflexões sobre potencia motriz do fogo e máquinas próprias para aumentar essa potencia.
Considerado fundador da Termodinâmica, ciência que afirma ser impossível a energia desaparecer, mas apenas a possibilidade da energia se alterar de uma forma para a outra. A possibilidadede interconversão entre calor e trabalho possui restrições para as chamadas máquinas térmicas.
O segundo principio da termodinâmica elaborado por Carnot diz: para haver conversão contínua de calor em trabalho, um sistema deve realizar ciclos entre fontes quentes e frias, continuamente em cada ciclo, é retirada uma certa quantidade de calor da fonte quente (energia útil), que é parcialmenteconvertida em trabalho, sendo o restante rejeitado para a fonte fria (energia dissipada).
Em 1827, tornou-se Capitão de Engenharia do Exército francês.
Em 1831, investiga sobre a propriedade dos gases, em especial a relação entre pressão e temperatura.
No dia 24 de agosto de 1832 morre subitamente de cólera e como era de costume na época, tem suas coisas incineradas, mas parte de suas anotaçõesescaparam a destruição. Essas anotações mostram que Carnot havia chegado a idéia de que, essencialmente, calor era trabalho, cuja forma fora alterada.
Tio de Sadi Carnot, que foi Presidente da França de 1887 a 1894.

1 Ciclo de Carnot básico

Suponhamos que o engenho funciona com um gás ideal, que está contido num cilindro onde numa das suas extremidades se encontra um pistão (êmbolo móvel).Tanto o cilindro como o pistão não são condutores térmicos.

A máquina imaginada funcionaria segundo um ciclo de Carnot, que consiste na alternância de duas transformações isotérmicas com duas adiabáticas (não ocorre transferência de energia sob a forma de calor), tal como mostra a figura 1.







Fig. 1 - Diagrama PV (pressão em função do volume) do ciclo de Carnot.

O ciclo de Carnot éum ciclo ideal, que trabalha entre duas temperaturas, Tf e Tq, e onde a segunda é superior à primeira. Pela observação da figura 1, constata-se que o ciclo funciona em quatro etapas:

• Processo de A para B: corresponde a uma expansão isotérmica à temperatura Tq. O gás é posto em contacto térmico, através da base do cilindro, com uma fonte de energia sob a forma de calor à temperatura Tq.Durante a expansão do volume VA para o volume VB, o gás recebe energia, |Qq|, e realiza trabalho, WAB, para empurrar o pistão, aumentando, desta forma, o volume dentro do cilindro.
• Processo de B para C: a base do cilindro é substituída por uma parede não condutora e o gás expande de forma adiabática, isto é, não entra nem sai do sistema energia sob a forma de calor. Durante a expansão, atemperatura do gás diminui de Tq para Tf e o gás realiza trabalho, WBC, ao empurrar o pistão.
• Processo de C para D: o gás é posto em contacto térmico, através da base do cilindro, com uma fonte de energia sob a forma de calor à temperatura Tf e é comprimido isotermicamente. O pistão move-se de forma a diminuir a área dentro do cilindro, realizando trabalho, WCD, sob o gás que é comprimido até...
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