EA2-VI-Psicrometria_txt
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Disciplina:Física da Madeira Derivados1 materiais14 seguidores
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da temperatura e do comprimento de onda. Em

geral, para obter a temperatura de um corpo em ensaio, a intensidade da sua radiação a um

particular o comprimento de onda compara-se com uma fonte de luz standard.

Vidro vermelho
ObjectivaScreen

Lâmpada Dispositivo
Mudança screen

Protecção Comutador

Olho

Fig 1-4 Pirómetro óptico

Psicrometria

Cap 1 – Revisão de Termodinâmica 1-5

Para estudar a natureza do calor e medir a quantidade de calor que há em diferentes corpos e

animais, Lavoisier desenhou o calorímetro. Era constituído por um recipiente onde se colocava água;

possuía uma tampa que permitia fechá-lo perfeitamente; estava isolado termicamente o melhor

possível do ambiente exterior. Um termómetro, que ficava sempre imerso, assinalava a temperatura

da água contida no calorímetro que era exemplo de 20ºC. Colocava-se fragmentos de um metal (por

exemplo, ferro a 60ºC) dentro do calorímetro. A temperatura da água, inicialmente de 20ºC, subia,

porque o metal cedia calor, até que as temperaturas da água e da esfera atingissem o mesmo valor t,

de equilíbrio. Este valor dependente de diversos factores, entre os quais a quantidade de água

presente no calorímetro, a massa dos fragmentos, as temperaturas da água e do metal, pretendia

quantificar o calor.

Fig 1-5 Calorímetro

Por sua parte, Melloni fez um conjunto importante de experiências destinadas ao estudo das

características comuns entre luz e calor. Para tal, dispôs num banco distintos elementos com os quais

pretendia estabelecer as leis da refracção, polarização e transmissão do calor radiante (o calor

procedente de uma fonte escura com um metal incandescente), e diferenciá-lo do calor luminoso

(como o do Sol).

A aplicação tecnológica dos distintos fenómenos termodinâmicos reveste-se assim de uma

importância decisiva (a máquina de vapor desencadeou a revolução industrial), tendo como seu

expoente máximo a máquina de Watt.

A teoria molecular parte de três importantes generalizações, todas elas básicas até uma real

compreensão dos processos de condicionamento de ar.

Psicrometria

1-6 Cap 1 – Revisão de Termodinâmica

São elas:

1. Calor é uma forma de energia, e a energia total de calor que um corpo possui é a soma da
energia de todas as suas moléculas.

2. A temperatura de um corpo ou substância é uma indicação da intensidade de calor ou grau
de calor, e é medida por termómetros.

3. Podemos assumir que as moléculas de um corpo ou substância têm uma distribuição

aleatória de velocidades. Algumas moléculas num momento podem estar estacionárias,

outras movendo-se a uma velocidade associada com temperaturas próximas do ponto de

congelação da água, outras associadas ao ponto de ebulição da água, e outras ainda a

velocidades tão grandes que podem ser associadas a temperaturas de vapor sobreaquecido.

Para ilustrar estas distribuições aleatórias, deve-se considerar uma proveta com água em que

a temperatura lida é de 30ºC. Isto significa que a média de todas as velocidades das

moléculas é tal que o grau de intensidade de calor está associado com 30ºC. Nessa proveta

pode existir moléculas com velocidades associadas ao zero absoluto (-273.15ºC), algumas

com velocidades tão altas associadas a vapor sobreaquecido, e uma distribuição de

velocidades entre estes dois extremos, no qual resulta uma temperatura média de 30ºC.

1.4 TERMÓMETROS

Os termómetros de precisão após várias experiências, o álcool e o mercúrio ficaram como fluidos

próprios dos termómetros de vidro. Mudanças de temperatura do ar ambiente causam a expansão ou

contracção do fluido no bolbo (depósito), resultando numa subida ou descida do nível do líquido num

tubo fino, sendo a temperatura lida numa escala paralela ao tubo.

Na Fig 1-6 apresenta-se um conjunto destes termómetros todos eles com uma precisão de 0.1 ºC,

entre -10 a 360 ºC (com gamas parcelares de -10+52:0,1°C, +48+102:0,1°C, +98+152:0,1°C,

+148+202:0,1°C, +198+252:0,1°C, +248+302:0,1°C). De referir que o limite superior de um

termómetro é maior que o limite inferior do termómetro seguinte na gama.

Fig 1-6 Termómetros de líquido de precisão

Psicrometria

Cap 1 – Revisão de Termodinâmica 1-7

Os termómetros de relógio são cheios com gás. A variação de temperatura faz variar a pressão do

gás, segundo a lei dos gases perfeitos, resultando num movimento giratório do ponteiro no relógio. A

sua escala pode ser individualizada ao conter as duas existentes (Celsius e Fahrenheit).

a) escala Fahrenheit b) escala Celsius e Fahrenheit

Fig 1-7 Termómetros de relógio

Os termopares geram correntes eléctricas muito fracas como resultado da diferença de temperaturas,

que sendo medidas podem ser transformadas em temperaturas através de um processo de

calibração, ou directamente pela conversão do sinal eléctrico.

Nota: A calibração consiste na determinação de diversos pares ordenados (x,y), onde se conheçam

as correlações entre as medidas efectuadas (desconhecidas) e outras perfeitamente conhecidas, de

forma a se poder obter uma função entre elas.

Fig 1-8 Termopares

Trabalhando com materiais existentes na Natureza, será agora curial perguntar-se como se poderá

medir a temperatura de um processo, no qual a sua temperatura ultrapassa o ponto de fusão do

elemento sensor (por exemplo, fornos de fundição de metais). Neste caso recorre-se aos pirómetros

ópticos, que não necessitam de contacto com o corpo a medir. Estes sensores, como já

anteriormente descrito, baseiam-se na radiação de corpos negros e contêm no seu interior um

filamento, que deve pelo menos alcançar a mesma temperatura do objecto cuja temperatura é

Psicrometria

1-8 Cap 1 – Revisão de Termodinâmica

medida. Ao direccionar o pirómetro ao corpo quente, um filamento (frio) absorve a radiação do

objecto observado. Este filamento absorve potência e aquece até que desaparece do campo visual.

Neste momento a temperatura do filamento e do corpo radiante é a mesma. Se se graduar a o

controle de potência do filamento em dois pontos de temperatura conhecida, pode-se obter

directamente a temperatura na escala escolhida. No caso de pirómetros em processos automáticos,

em que o conhecimento da temperatura não é necessário, esta é conhecida pela diferença de

potencial e pela intensidade de corrente (i.e., a potência) que se aplica ao filamento quando as

radiações são iguais. No caso de corpos que se deslocam a elevadas velocidades, deve-se corrigir o

efeito de Doppler.

Dentro da gama de aplicação em AVAC, estes pirómetros, vulgarmente chamados termómetros de

infravermelho não necessitam de contacto com a superfície ou meio a medir a temperatura, o que os

torna extremamente portáteis e práticos.

Fig 1-9 Termómetros de infravermelho

1.5 SISTEMAS DE UNIDADES

É necessário neste ponto rever as unidades necessárias para a indústria de ar condicionado.

As grandezas fundamentais para trabalhos científicos e de engenharia o comprimento, a massa e o
tempo.

As outras unidades que bem conhecemos são chamadas grandezas derivadas.

Apresentar-se-ão quadros com as unidades mais usuais em AVAC.

1.5.1 Prefixos SI

O SI utiliza múltiplos e submúltiplos das suas unidades base. Na tabela seguinte apresenta-se os que

actualmente são utilizados.

Psicrometria

Cap 1 – Revisão de Termodinâmica 1-9

Tabela 1.1 SI – Prefixos

Múltiplos Submúltiplos

Factor Nome Símbolo Factor Nome Símbolo

1024 yotta Y 10-1 deci d

1021 zetta Z 10-2 centi c

1018 exa E 10-3 mili m

1015 peta P 10-6 micro 
1012 tera T 10-9 nano n

109 giga G 10-12 pico p

106 mega M 10-15 femto f

103 kilo k 10-18 atto