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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
IT – Departamento de Engenharia
ÁREA DE MÁQUINAS E ENERGIA NA AGRICULTURA
IT 154- MOTORES E TRATORES
PRINCÍPIOS TERMODINÂMICOS
Carlos Alberto Alves Varella
Os Princípios que regem o aproveitamento de energia nos motores de combustão interna são decorrentes do estudo dos gases e associados as leis da termodinâmica que regem as interações das substâncias em estado gasoso. A termodinâmica estuda as transformações de energia e pode ser expressa através das leis fundamentais.
1ª Lei da termodinâmica: “Todas as formas de energia são mutuamente conversíveis”. E ainda: “A energia de um sistema fechado e isolado permanece constante”.
Popularizado: “Na natureza nada se cria, Tudo se Transforma”.
2ª Lei da termodinâmica: “A fonte de calor superior fornece calor ao meio em busca do equilíbrio”. É o clássico exemplo do equilíbrio de temperatura entre corpos que estejam em contato com temperaturas diferentes.
Equação dos gases

em que,
P = pressão absoluta, dyna.cm-2;
V = volume do gás, cm3; n = número de moles;
R = constante dos gases;
T = temperatura do gás.
Sendo , em que: m = massa do gás (g);
M = peso molecular (g.mol-1);
RELAÇÕES PVT PARA UM SISTEMA ISOLADO
Casos de pressão constante

Neste caso o aumento da temperatura ocasionará também um aumento do volume para manutenção da pressão constante.
Casos de volume constante

Neste caso o aumento da temperatura ocasionará também um aumento da pressão para manutenção do volume constante.
Transformação do calor em energia mecânica
Após a combustão ocorre aumento da temperatura e expansão do volume. Em seguida o pistão se desloca em movimento descentende com pressão constante. A distância percorrida pelo pistão (L) multiplicada pela força da expansão (F) é a quantidade de energia mecânica transformada em cada expansão. O mecanismo biela-manivela transforma movimento retilíneo do pistão em movimento circular na manivela, isto é rotação, energia mecânica