Funcionamento de um motor - Quatro Tempos

1° Tempo - Admissão.

O pistão começa no PMS (Ponto Morto Superior). A válvula de admissão abre e o pistão desce para o PMI (Ponto Morto Inferior), sugando a mistura ar/combustível devido ao aumento do volume do cilindro e conseqüentemente queda de pressão em seu interior, ao final a válvula de admissão é fechada.



2° Tempo - Compressão.
A válvula de admissão fecha, e o pistão sobe do PMI (Ponto Morto Inferior) de volta ao PMS (Ponto Morto Superior), comprimindo a mistura e aumentando a sua eficiência para a combustão. As válvulas de admissão e escape estão fechadas.



3° Tempo - Combustão.
As válvulas de admissão e escape continuam fechadas. No momento certo, o sistema de ignição envia eletricidade à vela de ignição, que dispara uma faísca. A mistura ar/combustível se incendeia, esquentando e expandindo seu volume, empurrando violentamente o pistão para baixo. Este é o único tempo que gera força, todos os outros são como parasitas, necessários para que o motor complete o ciclo. No final desse tempo, a válvula de escape abre.



4° Tempo - Escape.
Quando o pistão passa pelo PMI (Ponto Morto Inferior), a válvula de escape abre e o pistão sobe, empurrando os gases queimados para fora do ciclo. A válvula de admissão está fechada. Depois dessa "limpeza", o cilindro pode então ser novamente preenchido com mistura nova, recomeçando o ciclo.




Cada ciclo de um motor quatro tempos corresponde a duas voltas do virabrequim (meia volta para cada um dos tempos). O virabrequim transforma o movimento linear dos pistões em movimento rotacional, que é ideal para o uso em veículos automotores devido à facilidade de transmissão desse tipo de movimento para as rodas.

Máquina Termica - Aplicação da Segunda Lei da Termodinâmica

A definição de que calor é uma forma de energia só foi estabelecida no século XX, no entanto, já na Antiguidade sabia-se que o calor podia ser usado para produzir vapor e através dele, realizar trabalho. Heron, um inventor grego, no século I d.C. construiu o primeiro dispositivo que funcionava através do vapor produzido pelo aquecimento da água. Esse vapor colocava em rotação uma esfera de metal que estava acoplada à máquina de Heron. Hoje, aos olhos da ciência moderna, o dispositivo criado por Heron é uma máquina térmica, ou seja, ela é um dispositivo com capacidade de transformar o calor, energia térmica, em trabalho mecânico. No entanto, essa máquina criada não foi usada para produzir energia mecânica em grandes escalas. Foi somente no século XVIII que foram construídas as primeiras máquinas térmicas capazes de produzir energia mecânica em escala industrial. As máquinas térmicas criadas no século XVIII apresentavam baixo rendimento e criavam grandes quantidades de combustível. Dessa forma, esses aparelhos acabavam por produzir pequenos trabalhos. Em meados de 1770, o inventor escocês James Watt criou um novo modelo de máquina térmica de grandes vantagens em relação a que já existia na época. A criação de Watt revolucionou a sociedade daquela época. O funcionamento da sua máquina obedecia a segunda lei da termodinâmica, que diz que uma máquina térmica, trabalhando em ciclos, ao retirar calor da fonte quente utiliza parte dele para executar o trabalho e o restante rejeita para a fonte fria. O dispositivo criado por James foi utilizado tanto para movimentar moinhos e bombas, como também para mover locomotiva e barcos a vapor. Por ser mais econômica e com capacidades para realizar trabalhos muito maiores, a máquina de Watt foi empregada também nas indústrias, fato esse que deu início ao desenvolvimento nesse setor, possibilitando dessa forma a revolução industrial que ocorreu no século XIX.



Máquina de Heron

TERMODINÂMICA

A Termodinâmica (do grego θερμη, therme, significa "calor" e δυναμις, dynamis, significa "potência") é o ramo da Física que estuda os efeitos da mudança em temperatura, pressão e volume em sistemas físicos na escala macroscópica. A grosso modo, calor significa "energia" em trânsito, e dinâmica se relaciona com "movimento". Por isso, em essência, a Termodinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento. Historicamente, a Termodinâmica se desenvolveu pela necessidade de aumentar a eficiência das primeiras máquinas a vapor.
É bastante conhecido o fato de que qualquer porção de matéria ou determinada substância é constituída de partículas denominadas moléculas. As propriedades deste sistema de partículas são determinadas por suas propriedades termodinâmicas.
Típico sistema termodinâmico, mostrando entrada de uma fonte de calor (caldeira) na esquerda e saída para um redutor de calor (condensador) na direita. Trabalho é extraído, neste caso, por uma série de pistões.
A partir de uma visão macroscópica para o estudo do sistema, que não requer o conhecimento do comportamento individual destas partículas, desenvolveu-se a chamada termodinâmica clássica. Ela permite abordar de uma maneira fácil e direta a solução de nossos problemas. Uma abordagem mais elaborada, baseada no comportamento médio de grandes grupos de partículas, é chamada de termodinâmica estatística.
O ponto inicial para a maioria das considerações termodinâmicas são as Leis da Termodinâmica, que postulam que a energia pode ser transferida de um sistema físico para outro como calor ou trabalho. Elas também postulam a existência de uma quantidade chamada entropia, que pode ser definida para qualquer sistema..
Em Termodinâmica, interações entre grandes conjuntos de objetos são estudadas e categorizadas. Para este estudo, os conceitos de sistema e vizinhanças são centrais. Um sistema é composto de partículas cujo movimento médio define suas propriedades, relacionadas através das equações de estado. Propriedades podem ser combinadas para expressar energia interna e potenciais termodinâmicos, que são úteis para determinadas condições de processos de equilíbrio e espontâneos.
Com estas ferramentas, a termodinâmica descreve como os sistemas respondem a mudanças em suas vizinhanças. Isso pode ser aplicado para uma ampla variedade de tópicos em ciência e tecnologia, como por exemplo máquinas, transições de fases, reações químicas, fenômenos de transporte e até buracos negros. Os resultados da termodinâmica são essenciais para outros campos da física e da química, engenharia química, engenharia aeroespacial, engenharia mecânica, biologia celular, engenharia biomédica, ciências dos materiais e economia, para citar alguns.




Típico sistema termodinâmico

Outras Aplicações - Princípio de Bernoulli

Como já vimos anteriormente, o Principio de Bernoulli ou Principio dda Continuidade diz que a pressão interna de um fluido diminui à medida que sua velocidade aumenta. para um melhor entendimento, a seguir. apresentaremos um video com mais aplicações para essa teoria.

Como funciona a asa de um avião ?!

A asa do avião é a grande responsável pelo seu “vôo”. Mas para entender o seu funcionamento temos que lembrar o Princípio de Bernoulli.

O princípio de Bernoulli afirma que a pressão interna de um fuido diminui à medida que sua velocidade aumenta. Esse princípio vale para vários objetos cotidianos, como latas de tinta aerossóis e asas de avião.

Para entender como este princípio aplica-se a asa do avião, devemos observar o formato da asa:




O avião joga o ar para trás através das turbinas ou hélices exercendo uma força chamada de arrasto, surge então uma força contrária chamada impulso ou tração. A força de tração dá o primeiro impulso ao avião que se desloca para frente.


O formato da asa faz com que o ar que passe por cima dela tenha uma velocidade maior que o ar que passa embaixo dela. Isso acontece porque a parte de cima é curva, aumentando a distância percorrida pelo ar e conseqüentemente sua velocidade. Utilizando o princípio de Bernoulli temos que, sendo a velocidade do ar (fluido) maior na parte de cima da asa a pressão é menor, e na parte de baixo, como a velocidade do ar é menor a pressão é maior. Desta diferença de pressão surge a força de sustentação do avião.


Quando a força de sustentação do avião atinge valor maior que o da força peso ele decola e se mantêm no ar.