• Uma máquina térmica recebe calor de uma
fonte quente, utilizado parte desse calor para
realização de trabalho. O restante é rejeitado
para uma fonte fria.
CICLOS TERMODINÂMICOS REAIS
Os motores de combustão interna a 4 tempos – o Ciclo Otto
1 - ADMISSÃO
• Com o êmbolo (pistão) no PMS (ponto morto
superior) é aberta a válvula de admissão,
enquanto se mantém fechada a válvula de
escape. A dosagem da mistura gasosa é
regulada pelo sistema de alimentação, que
pode ser um carburador ou pela injeção
eletrônica, em que se substitui o comando
mecânico destes sistemas por um eletrônico e
conseguindo-se assim melhores prestações,
principalmente quando solicitadas respostas
rápidas do motor. O êmbolo é impulsionado
para baixo pelo veio de manivelas
(virabrequim), move-se então até ao PMI
(ponto morto inferior). A este passeio do
êmbolo é chamado o primeiro tempo do ciclo,
ou tempo de admissão.
2 - COMPRESSÃO
• Fecha-se nesta altura a válvula de
admissão, ficando o cilindro cheio com a
mistura gasosa, que é agora comprimida
pelo pistão, impulsionado no seu sentido
ascendente em direção à cabeça do motor
por meio de manivelas até atingir de novo
o PMS. Na animação observa-se que
durante este movimento as duas válvulas
se encontram fechadas. A este segundo
passeio do êmbolo é chamado o segundo
tempo do ciclo, ou tempo de compressão.
3 - EXPLOSÃO
• Quando o êmbolo atingiu o PMS, a mistura gasosa que
se encontra comprimida no espaço existente entre a
face superior do êmbolo e a cabeça do motor,
denominado câmara de combustão, é inflamada
devido a uma faísca produzida pela vela e "explode".
O aumento de pressão devido ao movimento de
expansão destes gases empurra o êmbolo até ao PMI,
impulsionando desta maneira por meio de manivelas
e produzindo a força rotativa necessária ao
movimento do eixo do motor que será posteriormente
transmitido às rodas motrizes. A este terceiro passeio
do êmbolo é chamado o terceiro tempo do ciclo,
tempo de explosão, tempo motor ou tempo útil, uma
vez que é o único que efetivamente produz trabalho,
pois durante os outros tempos, apenas se usa a
energia de rotação acumulada no volante ("inércia do
movimento"), o que faz com que ele ao rodar permita
a continuidade do movimento por meio de manivelas
durante os outros três tempos.
4 - EXPULSÃO
• O cilindro encontra-se agora cheio de
gases queimados. É nesta altura, em
que o êmbolo impulsionado por meio
de manivelas retoma o seu movimento
ascendente, que a válvula de escape se
abre, permitindo a expulsão para a
atmosfera dos gases impelidos pelo
êmbolo no seu movimento até ao PMS,
altura em que se fecha a válvula de
escape. A este quarto passeio do
êmbolo é chamado o quarto tempo do
ciclo, ou tempo de exaustão(escape).
Uma reflexão sobre as máquinas térmicas...
• O estudo das máquinas térmicas chamou a
atenção dos físicos pois sempre um conjunto
de características eram notadas em seu
funcionamento...
• O calor sempre flui do corpo mais quente
para o mais frio. O inverso só ocorre com
realização de trabalho.
• Um máquina térmica sempre depende de
duas fontes: uma quente e outra fria.
• Não é possível transformar todo o calor
retirado de uma fonte quente em trabalho,
mas é possível transformar todo trabalho em
calor.
Essas constatações foram sintetizadas na
SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA.
2ª Lei da Termodinâmica – Enunciado de Clausius
• “O calor flui espontaneamente
de um corpo quente para um
corpo frio. O inverso só ocorre
com realização de trabalho.”
• Rudolf Emmanuel Clausius , 1850
2ª Lei da Termodinâmica – Enunciado de Kelvin
• “É impossível, para uma
máquina térmica que opera
em
ciclos,
converter
integralmente calor em
trabalho”.
• Lorde Kelvin, 1851
• A quantidade de calor rejeitada para fonte fria
(Q2) somado ao trabalho realizado pela
máquina térmica (τ), é igual à quantidade de
calor proveniente da fonte quente (Q1).
Q1= τ + Q2
Q2
r  1
Q1
Rendimento Máximo – Ciclo de Carnot
• Teoricamente, uma máquina
operando nesse ciclo atingiria
seu rendimento máximo.
T2
r  1
T1
Vamos fazer alguns exercícios do livro?
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SEM PREGUIÇA