CONSTRUÇÃO DE PROTOTIPO DE SISTEMAS TERMICOS QUE VISEM A SUSTENTABILIDADE
PROTÓTIPO DE MÁQUINA TÉRMICA A máquina térmica está associada ao estudo da termodinâmica. Segundo Çengel e Boles (2013), a termodinâmica poder ser definida como a ciência da energia. Embora as pessoas tenham uma ideia do que seja a energia, é difícil estabelecer uma definição exata. No entanto, podemos dizer que a energia tem a capacidade de causar alteração no sistema. Quando o princípio da conservação de energia é aplicado em sistemas térmicos, "passamos a chamá-lo de primeira lei da termodinâmica, ou seja, sempre que o calor for transferido para um sistema, ele se transformará em uma quantidade igual de outro tipo de energia" (HEWITT, p. 183, 2009). A primeira lei da termodinâmica explica as diversas variáveis envolvidas no processo físico, porém não menciona nada sobre a direção do processo. Potter e Somerton (2017) afirmam que a segunda lei da termodinâmica nos ajuda a estabelecer o sentido de um determinado processo. Essa lei também implica que a variação da entropia do universo após algum processo será sempre maior ou igual a zero. Um enunciado formulado por Kelvin para poder compreender a segunda lei da termodinâmica tem a seguinte forma: não há nenhum processo no qual calor é extraído de uma fonte e convertido inteiramente em trabalho útil, sem nenhuma outra consequência para o resto do universo. Isto é, o processo deve ser reversível. Como se trata de processos cíclicos, então a "formulação de Kelvin poderia ser enunciada assim: não há nenhuma máquina térmica operando ciclicamente capaz de remover calor de um reservatório e convertê-lo integralmente em trabalho" (OLIVEIRA; DECHOUM, p. 360, 2003).
A partir disso, podemos passar a compreender melhor como trabalham as
máquinas térmicas, visto que estas funcionam em ciclos e são capazes de converter calor
em trabalho (W). Esse tipo de dispositivo sempre vai operar entre duas fontes de calor,
sendo elas: uma fonte quente, em que a temperatura é maior (𝑇𝑞), e uma fonte fria (𝑇𝑓),
que contém uma temperatura menor. A base de seu funcionamento está relacionada à
retirada de calor da fonte quente (𝑄𝑞), sendo que uma parte desse calor é convertida
em trabalho mecânico e a outra parte é rejeitada para a fonte fria (𝑄𝑓), como pode ser
visto na Figura 1.
As máquinas térmicas se diferem consideravelmente umas das outras, mas todas
podem ser caracterizadas pelo seguinte:
1. RECEBEM calor de uma fonte de alta temperatura (energia solar, aquecedor a
óleo, reator nuclear etc.);
2. CONVERTEM parte desse calor em trabalho (geralmente ocorrem na forma de
um eixo rotatório);
3. REJEITAM o calor que não foi usado para um reservatório chamado fonte fria
(atmosfera, rios etc.);
4. Operam em um ciclo
Ciclos termodinâmicos representam as transformações das condições termodinâmicas
de uma substância. Na prática, os ciclos termodinâmicos idealizados simples são
geralmente constituídos pelos quatro processos termodinâmicos descritos a seguir.
• Processo adiabático: não há transferência de calor para dentro ou para fora do
sistema (Q = 0);
• Processo isotérmico: a temperatura do sistema permanece constante (T =
const.);
• Processo isobárico: a pressão do sistema permanece constante (p = const.);
• Processo isocórico: o volume do sistema fechado permanece constante (V =
const.).
1. O que é um protótipo?
1.1. Qualidades de um bom protótipo
1.2. Representação
1.3. Precisão
1.4. Funcional
1.5. Improviso
2. Tipos de protótipos
2.1. Base no que eles representam
2.1.1. Protótipos funcionais
2.1.2. Protótipos de exibição
2.1.3. Miniaturas
2.2. Base sobre como eles são usados
2.2.1. Protótipo Descartável
2.2.2. Protótipo Evolucionário
3. Exemplos de protótipos
3.1. Protótipo de papel
3.2. Impressão 3D
3.3. Protótipo Digital
3.4. Modelo em escala
https://www.youtube.com/watch?v=B_uJ7Hv-T6s
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