MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA

1. MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA DISCIPLINA: FÍSICA 1 PROFESSOR: DEMETRIUS SÉRIE: 2º ANO

2. O QUE É UMA MÁQUINA TÉRMICA? • 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.

3. CICLOS TERMODINÂMICOS REAISOs motores de combustão interna a 4 tempos – o Ciclo Otto

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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).

8. 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...

9. 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.

10. 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

11. 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

12. RENDIMENTO DE UMA MÁQUINA TÉRMICA • 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

13. Rendimento Máximo – Ciclo de Carnot • Teoricamente, uma máquina operando nesse ciclo atingiria seu rendimento máximo.

15. Vamos fazer alguns exercícios do livro? PÁGINA 338SEM PREGUIÇA