O que é uma fonte fria
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REFRIGERADOR
O refrigerador é uma máquina térmica em que a troca do calor se dá do sistema mais frio (interior da geladeira) para o sistema mais quente (meio externo).
Como funciona um refrigerador?
O refrigerador é uma máquina térmica que opera em ciclos semelhantes aos motores de combustão interna.
O ciclo começa no compressor, que é acionado por um motor elétrico. A função do compressor é de aumentar a pressão o suficiente para que liquefaça em temperaturas próximas da temperatura ambiente.
Quando o êmbolo do cilindro desce, a válvula de admissão se abre permitindo a passagem do gás refrigerante no cilindro.
No compressor, o ressalto em rotação faz virar o anel descentralizado contra a parede do cilindro e a barreira faz pressão contra o anel o que garante a pressão do gás que é aquecido à temperatura superior a do ambiente.
Quando o êmbolo torna a subir, a válvula de admissão se fecha e a de escape se abre, forçando o gás, a alta pressão, a passar para o condensador (serpentina), onde é comprimido e se liquefaz, trocando calor com o meio externo e, assim, o gás diminui de temperatura. É devido a essa troca de calor com o meio que não se recomenda embutir a geladeira em armários com pouca ventilação e nem colocar roupas para secar atrás do refrigerador.
Após liquefeito, o gás passa para a válvula de expansão onde sofre descompressão e se expande, chegando ao congelador e daí volta ao compressor e o ciclo recomeça.
MOTOR DE CARRO
No motor de um carro, a fonte quente é constituída pelos gases resultantes da explosão e a fonte fria é o próprio meio ambiente.
Como funciona um motor de carro?
Atualmente, os automóveis podem ter motores com quatro a oito cilindros e os carros de corrida podem ter até doze cilindros. Esses motores trabalham numa seqüência de quatro movimentos do pistão no cilindro, o que completa um ciclo. Esse ciclo de funcionamento foi aplicado por Nikolaus Otto e por isso também são chamados de "motor de 4 tempos" ou "motor Otto".
Vejamos cada etapa do seu funcionamento, ou seja, cada tempo, que recebe o nome correspondente ao principal processo que ocorre.
• 1o tempo: admissão
O pistão desce enquanto aspira uma mistura gasosa de ar e combustível que pode ser gasolina, gás ou álcool, que entra no cilindro através da válvula de admissão (os motores a diesel admitem apenas ar). Durante esse tempo a válvula de escape permanece fechada para que a mistura não saia. A pressão máxima atingida é menor que 1 atmosfera, mantendo-se constante (processo isobárico) e a temperatura fica entre 340 e 400K.
• 2o tempo: compressão
A válvula de admissão se fecha enquanto o pistão se move para cima, devido a inércia do virabrequim, comprimindo a mistura gasosa. Nesse tempo, além do aumento de pressão que fica entre 8 e 15 atm, há um aumento de temperatura que fica entre 600 e 750K, porém é um processo adiabático, pois não há transferência de calor nem para fora nem para dentro da mistura.
• 3o tempo: explosão e expansão
Quando ocorre a máxima compressão uma centelha elétrica na vela de ignição provoca uma explosão que causa um aumento de temperatura, de 2300 a 2700K, nos gases resultantes e um aumento de pressão que fica entre 30 e 50 atm, no interior do cilindro, resultando na expansão da mistura gasosa. Também é um processo adiabático.
• 4o tempo: exaustão
No final da expansão a temperatura fica na faixa de 900 a 1100 K e a pressão fica na faixa de 4 a 6 atm. Abre-se então a válvula de escape e praticamente sem variar o volume, o gás que se encontra no interior do cilindro escapa para a atmosfera, reduzindo-se a pressão a 1 atm. A seguir, ainda com a válvula aberta, o pistão sobe, retomando o volume mínimo, expulsando quase todo o gás restante para a atmosfera.
Assim se completou o ciclo, pois o volume e a pressão no interior do cilindro voltaram aos seus valores no início do 1º tempo. Então, a válvula de admissão novamente se abre, reiniciando-se um novo ciclo.
O refrigerador é uma máquina térmica em que a troca do calor se dá do sistema mais frio (interior da geladeira) para o sistema mais quente (meio externo).
Como funciona um refrigerador?
O refrigerador é uma máquina térmica que opera em ciclos semelhantes aos motores de combustão interna.
O ciclo começa no compressor, que é acionado por um motor elétrico. A função do compressor é de aumentar a pressão o suficiente para que liquefaça em temperaturas próximas da temperatura ambiente.
Quando o êmbolo do cilindro desce, a válvula de admissão se abre permitindo a passagem do gás refrigerante no cilindro.
No compressor, o ressalto em rotação faz virar o anel descentralizado contra a parede do cilindro e a barreira faz pressão contra o anel o que garante a pressão do gás que é aquecido à temperatura superior a do ambiente.
Quando o êmbolo torna a subir, a válvula de admissão se fecha e a de escape se abre, forçando o gás, a alta pressão, a passar para o condensador (serpentina), onde é comprimido e se liquefaz, trocando calor com o meio externo e, assim, o gás diminui de temperatura. É devido a essa troca de calor com o meio que não se recomenda embutir a geladeira em armários com pouca ventilação e nem colocar roupas para secar atrás do refrigerador.
Após liquefeito, o gás passa para a válvula de expansão onde sofre descompressão e se expande, chegando ao congelador e daí volta ao compressor e o ciclo recomeça.
MOTOR DE CARRO
No motor de um carro, a fonte quente é constituída pelos gases resultantes da explosão e a fonte fria é o próprio meio ambiente.
Como funciona um motor de carro?
Atualmente, os automóveis podem ter motores com quatro a oito cilindros e os carros de corrida podem ter até doze cilindros. Esses motores trabalham numa seqüência de quatro movimentos do pistão no cilindro, o que completa um ciclo. Esse ciclo de funcionamento foi aplicado por Nikolaus Otto e por isso também são chamados de "motor de 4 tempos" ou "motor Otto".
Vejamos cada etapa do seu funcionamento, ou seja, cada tempo, que recebe o nome correspondente ao principal processo que ocorre.
• 1o tempo: admissão
O pistão desce enquanto aspira uma mistura gasosa de ar e combustível que pode ser gasolina, gás ou álcool, que entra no cilindro através da válvula de admissão (os motores a diesel admitem apenas ar). Durante esse tempo a válvula de escape permanece fechada para que a mistura não saia. A pressão máxima atingida é menor que 1 atmosfera, mantendo-se constante (processo isobárico) e a temperatura fica entre 340 e 400K.
• 2o tempo: compressão
A válvula de admissão se fecha enquanto o pistão se move para cima, devido a inércia do virabrequim, comprimindo a mistura gasosa. Nesse tempo, além do aumento de pressão que fica entre 8 e 15 atm, há um aumento de temperatura que fica entre 600 e 750K, porém é um processo adiabático, pois não há transferência de calor nem para fora nem para dentro da mistura.
• 3o tempo: explosão e expansão
Quando ocorre a máxima compressão uma centelha elétrica na vela de ignição provoca uma explosão que causa um aumento de temperatura, de 2300 a 2700K, nos gases resultantes e um aumento de pressão que fica entre 30 e 50 atm, no interior do cilindro, resultando na expansão da mistura gasosa. Também é um processo adiabático.
• 4o tempo: exaustão
No final da expansão a temperatura fica na faixa de 900 a 1100 K e a pressão fica na faixa de 4 a 6 atm. Abre-se então a válvula de escape e praticamente sem variar o volume, o gás que se encontra no interior do cilindro escapa para a atmosfera, reduzindo-se a pressão a 1 atm. A seguir, ainda com a válvula aberta, o pistão sobe, retomando o volume mínimo, expulsando quase todo o gás restante para a atmosfera.
Assim se completou o ciclo, pois o volume e a pressão no interior do cilindro voltaram aos seus valores no início do 1º tempo. Então, a válvula de admissão novamente se abre, reiniciando-se um novo ciclo.
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