Termodinamica

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS

FENÔMENOS DE TRANSPORTE
TERMODINÂMICA
CICLO DE POTÊNCIA E DE REFRIGERAÇÃO
CALOR E TRABALHO

Prof. Roberto Vieira Pordeus

Mossoró-RN
2008

Universidade Federal Rural do Semi-Árido

CICLO DE POTÊNCIA E DE REFRIGERAÇÃO
Os ciclos de geração de potência retiram calor de uma fonte à alta temperatura.
Consideremos como sistema o gás contido num cilindro com êmbolo, como mostrado na
Fig 1. Vamos tirar um dos pequenos pesos do êmbolo provocando um movimento para cima deste, de uma distância dx .
Podemos
considerar este pequeno deslocamento de um processo quase-estático e calcular o trabalho, dW, realizado pelo sistema durante este processo. A força total sobre o êmbolo é P. A, onde P é a pressão do gás e A é a área do êmbolo.

Portanto o trabalho dW é:

δ W = P.A.dx ( 1 )

δW = PdV

Figura 1 - Exemplo de trabalho efetuado pelo movimento de fronteira de um sistema num processo quase-estático

(2)

1- A relação entre P e V é dada em termos de dados experimentais ou na forma gráfica
(como, por exemplo, o traço em um osciloscópio) Neste caso podemos determinar a integral da Eq.1, por integração gráfica ou numérica.
2- A relação entre P e V é tal que seja possível ajustar uma relação analítica entre eles, e podemos então, fazer diretamente a integração.
Um exemplo comum desse segundo tipo de relação é o caso de um processo chamado politrópico, no qual PV n = constante, através de todo o processo. O expoente
"n" pode tomar qualquer valor entre -∞ e +∞ dependendo do processo particular sob análise. PV n = cons tan te = P1V1n = P2V2 n

→ P=

cons tan te
Vn

PV n P V n
= 11 = 2 2
Vn
Vn

Para esse tipo de processo, podemos integrar a Eq. 2, resultando em:

∫

2

1

⎛ V − n +1 ⎞ dV PdV = cons tan te ∫ n = cons tan te⎜
⎟
⎜ − n + 1⎟
1V
⎠
⎝
2

1 n1 P2 V 2 V 2 − n − P1 V1n V1 − n
1− n

→

2

∫1

PdV =

2
1

=