Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA) Engenharia Ambiental 1º semestre/2018

Transcrição

1 Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA) Engenharia Ambiental 1º semestre/2018

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3 CALOR E TRABALHO CONTINUAÇÃO Capítulo 4 HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. São Paulo: Ed. Thompson, 2011.

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5 Um corpo com grande valor de calor específico irá liberar mais energia na forma de calor Q para a vizinhança, enquanto experimenta um decréscimo de temperatura T menor que um corpo de mesma massa, mas menor calor específico.

6 Quando ocorre mudança de fase, não há alteração da temperatura pois a energia está sendo usada para o rompimento ou formação das ligações intermoleculares. =

7 Modos de transmissão de calor Condução: processo pelo qual ocorre a transferência de energia de uma região de temperatura mais alta para uma região de temperatura mais baixa dentro de um meio físico (sólido, líquido ou gasoso) ou entre dois meios que estejam em contato físico direto. Radiação: processo de transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas, que desta forma, não necessita de um meio para que ocorra. Convecção: processo que permite a troca de energia por movimento dos constituintes de um sistema, podendo ser classificada com convecção natural, quando o movimento dos constituintes ocorre devido a uma diferença de densidade causadas por gradientes de temperatura, ou convecção forçada quando é usado um agente externo para que ocorra o movimento, como por exemplo um ventilador.

8 temperatura regime transitório regime permanente tempo

9 As constantes k, A e L só dependem do material. A quantidade ka/l é chamada de condutância térmica: K k = ka L ( T ) 2 1 q k ka T L e o inverso da condutância é chamada de resistência térmica: = R k = L ka T = L ka q k U = Ri

10 Transferência de calor entre uma superfície e um fluído q = ha T Na convecção há a troca de energia entre as partículas do fluído e a superfície e o deslocamento destas partículas convecção natural convecção forçada

11 Transmissão líquida de calor radiante T 1 q r = σ ( ) 4 4 A T T T 2

12 Máquinas térmicas O calor flui de uma fonte quente a uma temperatura para um sorvedouro frio a uma temperatura. Parte desta energia é transformada em trabalho W. = +

13 No chamado ciclo aberto, após fazer a troca de calor o fluído de trabalho é descartado no meio. Caso contrário, têm-se um ciclo fechado.

14 Ciclo fechado

15 Em uma máquina térmica do tipo ciclo a vapor ou ciclo de Rankine, o fluído sofre mudança de estado.

16 Se o fluído se mantêm no mesmo estado, diz-se que a máquina é de ciclo de gás. Motores deste tipo podem ser de combustão interna ou externa, o que depende se a combustão ocorre dentro ou fora da câmara onde se gera a potência.

17 O tipo mais comum de motor a combustão interna por ignição com faísca utiliza o ciclo Otto.

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19 A segunda Lei da Termodinâmica Para qualquer processo espontâneo, a entropia de um sistema pode apenas aumentar ou permanecer igual, mas nunca diminuir. A entropia é uma propriedade do sistema que está associada a desordem.

20 Afirmações decorrentes da Segunda Lei 1 O calor pode fluir espontaneamente somente de uma fonte quente para uma fonte fria. 2- Nenhuma máquina térmica em que o calor de uma fonte quente é convertido inteiramente em trabalho pode ser construída. Algum calor deve ser descartado para um sorvedouro a temperatura mais baixa.

21 ú ê = = = =1 como > <1 não existem máquina 100% eficientes

22 Eficiência máxima (Carnot) = 1 " # " $.100% temperaturas em graus Kelvin Em um processo reversível, a entropia permanece constante, não há aumento liquido na desordem do sistema.

23 Unidades 1 barril de petróleo = 42 galões americanos 1 galão americano = 3,78 l 1 barril de petróleo = 159 l 1 btu = 252 calorias 1 caloria = 4,186 J 1 btu é a quantidade de energia necessária para aumentar em 1 grau F a temperatura de 1 lb de água 1 tep (toe) = 11,63x10 3 kwh 1 hp = 746 W

24 Tarefa de casa para 22/03 Ler capítulo 4 Escolha uma hidroelétrica no Brasil e outra em qualquer país do mundo e obtenha as seguinte informações: - Localização - Potencial nominal - Quantidade média de energia gerada em um ano - Altura da barragem - Área superficial do lago Pay back da lâmpada LED