Menu

Termodinâmica.
Transformação de energia

Exemplos de processos termodinâmicos

Exemplos de processos termodinâmicos

A termodinâmica estuda mudanças de energia em sistemas físicos e como essas mudanças afetam as propriedades da matéria.

A seguir mostraremos 4 exemplos que mostram como os processos termodinâmicos se manifestam no nosso dia a dia: motores de combustão interna, sistemas naturais, usinas de energia solar térmica e ar condicionado aerotérmico.

Motores de combustão interna

Os motores de combustão interna, como os encontrados em automóveis e motocicletas, são excelentes exemplos de aplicação de princípios termodinâmicos. Esses motores operam em ciclos , sendo os mais comuns o ciclo Otto e o ciclo Diesel.

Ciclo Otto

combustão no pistão de um motor de combustão internaO ciclo Otto é o funcionamento dos motores a gasolina. A ignição do combustível ocorre por meio de faísca e é dividida em 4 etapas.

Primeiro vem a fase de admissão, na qual o pistão se move para baixo, permitindo que uma mistura de ar e combustível entre no cilindro. Este processo pode ser considerado aproximadamente isobárico.

Em seguida ocorre a fase de compressão, na qual o pistão do motor se move para cima, comprimindo a mistura. Este é um processo adiabático, onde a pressão e a temperatura aumentam.

Posteriormente, a mistura é inflamada na fase de combustão, gerando uma explosão que força o pistão para baixo. Nesta fase, a pressão inicialmente aumenta e depois permanece constante num processo isobárico.

Finalmente, o pistão expele os gases queimados na chamada fase de exaustão. Esta expulsão também é realizada num processo aproximadamente isobárico.

Ciclo Diesel

O ciclo Diesel difere principalmente porque a ignição do combustível ocorre por compressão, o que implica algumas diferenças nos processos termodinâmicos envolvidos. Neste caso, também consiste em 4 etapas:

Na primeira etapa, o ar entra no cilindro na etapa de admissão, em processo isobárico.

A seguir, na fase de compressão, o ar é comprimido adiabaticamente, aumentando sua temperatura. Ocorre então a combustão: o combustível é injetado no ar quente, queimando e mantendo pressão constante em um processo isobárico.

Por fim, os gases queimados são expelidos, em outro processo isobárico durante a etapa de exaustão.

Sistemas naturais

Processos termodinâmicos no ciclo da águaExistem numerosos fenômenos naturais que ocorrem devido a processos termodinâmicos.

Um exemplo proeminente é o ciclo da água, que envolve processos como evaporação, condensação e precipitação.

  1. Evaporação: A água dos oceanos, rios e lagos evapora devido ao calor do sol. Este processo pode ser considerado um processo isocórico (volume constante) porque a água muda do estado líquido para o estado de vapor sem alterar significativamente seu volume.
  2. Condensação: O vapor de água na atmosfera esfria e se condensa em gotículas de água, formando nuvens. Este processo libera calor, sendo um processo exotérmico.
  3. Precipitação: A água condensada nas nuvens cai no solo como chuva, neve ou granizo. A energia potencial da água nas nuvens é convertida em energia cinética à medida que cai.

Usinas térmicas solares

As usinas solares térmicas utilizam a energia do sol para gerar eletricidade. Este processo envolve várias etapas termodinâmicas:

  1. Absorção de calor: Os coletores solares capturam a radiação solar e a convertem em calor. Este calor é usado para aquecer um fluido de trabalho, geralmente óleo térmico ou água.
  2. Transferência de calor: O fluido quente transfere sua energia para um gerador de vapor. Nesse processo, o fluido quente libera calor para a água, transformando-a em vapor.
  3. Geração de eletricidade: O vapor de alta pressão aciona uma turbina conectada a um gerador elétrico. A expansão do vapor na turbina é um processo adiabático que converte energia térmica em energia mecânica e depois em energia elétrica.
  4. Condensação: O vapor é condensado novamente em água e recirculado no sistema, completando o ciclo.

Ar condicionado com energia aerotérmica

A energia aerotérmica é uma tecnologia eficiente para a climatização de edifícios, utilizando a energia térmica do ar exterior para aquecer ou arrefecer espaços interiores.

Os sistemas aerotérmicos são exemplos perfeitos para o nosso propósito, pois funcionam com base em princípios termodinâmicos.

  1. Extração de Calor: No modo de aquecimento, a bomba de calor extrai energia térmica do ar exterior, mesmo a baixas temperaturas. Este processo envolve a evaporação de um refrigerante dentro do sistema, um processo que absorve calor do ambiente.
  2. Compressão: O refrigerante gasoso é comprimido, aumentando sua temperatura e pressão em um processo adiabático.
  3. Condensação: O refrigerante quente condensa dentro de um trocador de calor, transferindo energia térmica para o sistema de aquecimento do edifício através de um processo exotérmico.
  4. Expansão: O refrigerante passa por uma válvula de expansão, reduzindo sua pressão e temperatura antes de reiniciar o ciclo.
Autor:
Data de Publicação: 13 de junho de 2024
Última Revisão: 13 de junho de 2024