Processo adiabatico na engenharia

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Processo Adiabático

Uma transformação adiabática é aquela na qual o sistema não troca calor com a vizinhança ( ). Podemos realizar uma transformação adiabática de duas maneiras:

1. Isolando termicamente o sistema: Considere que todas as superfícies do pistão (conforme a figura ao lado) são feitas de um material isolante térmico. Em virtude disso, se o gás se expandir (ou ser comprimido),não poderá ceder nem receber calor da vizinhança ( ).

2. Realizando rapidamente a transformação: Quando um gás sofre uma expansão (ou compressão) rápida, mesmo que as paredes do recipiente não sejam isolantes, esta transformação pode ser considerada como sendo adiabática. Realmente, se a transformação é muito rápida, a quantidade de calor que o sistema poderá ceder ou absorver é muito pequena e,assim, podemos considerar ( ).


Aplicando a primeira lei da termodinâmica ( ) a uma transformação adiabática, como , vem:



Com base nesse resultado, podemos concluir que quando o gás é comprimido adiabaticamente, tanto quanto são positivos – o trabalho realizado pelo gás é negativo, representando a transferência de energia para dentro do sistema, de maneira que a energia internaaumenta. E quando o gás se expande adiabaticamente, é negativo.
Os processos adiabáticos são muito importantes na prática de engenharia, como na expansão dos gases quentes num motor de combustão interna e na condensação de gases em um sistema de refrigeração.












Motores de Combustão Interna

São Máquinas Térmicas nas quais a energia química dos combustíveis setransforma em trabalho mecânico. São considerados motores de combustão interna aqueles que utilizam os próprios gases de combustão como fluido de trabalho. Ou seja, são estes gases que realizam os processos de compressão, aumento de temperatura (queima), expansão, e finalmente, exaustão.
Motores de combustão interna também são popularmente chamados de motores a explosão. De fato, o que ocorre no interiordas câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara, decorrente da combustão (queima controlada com frente de chama). O que se pode chamar de explosão (queima descontrolada sem frente de chama definida) é uma detonação dos gases, que deve ser evitada nos motores de combustão interna, a fim de proporcionar maior durabilidadedos mesmos e menores taxas de emissões de poluentes atmosféricos.

• A mistura ar-combustível queima dentro de um cilindro e por esta razão é chamado de motor de combustão interna.
• Devido à queima da mistura de ar com combustível formam-se gases quentes que se expandem rapidamente, empurrando um pistão no interior do cilindro e transferindo este movimento para as demais partes mecânicas domotor.
• Podem operar consumindo combustíveis líquidos (gasolina, álcool, óleo combustível, Diesel, etc.) ou gasosos (gás natural, GLP, gases residuais ou manufaturados, etc.).
• Existem Motores de Combustão Interna do tipo rotativo (a grande maioria das turbinas a gás, motor Wankel, etc.) e do tipo alternativo (a pistão), sendo estes últimos subdivididos em motores de ignição por centelha ouOtto e de ignição por compressão ou Diesel.

Exemplo de motores de quatro tempos:

Os gases completam um ciclo termodinâmico a cada duas voltas do eixo. Neste caso, para um pistão, ocorre admissão e compressão numa volta e transferência de calor na consecutiva.

1. No primeiro tempo, denominado admissão, a válvula A se abre (B está fechada), permitindo a entrada, no cilindro, de uma misturaexplosiva de gasolina e ar. Neste tempo o pistão desce no cilindro.
2. No segundo tempo, denominado compressão, o pistão sobe, comprimindo a mistura na câmara C (as válvulas A e B estão fechadas).
3. No terceiro momento, denominado explosão e expansão, um dispositivo elétrico, conhecido como vela (indicado por V), produz uma centelha, causando, a ignição da mistura explosiva. Os gases quentes...
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