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AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO Aula 03: Revisão de Termodinâmica AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização A 1ª lei aplicada a qualquer sistema estabelece que: "Quando se verifica qualquer modificação no sistema, a energia final é igual à energia original do sistema mais a energia adicionada ao sistema, durante o período em que se verifica a modificação.“ A energia interna U pode ser inerente ao sistema de várias formas. Quando o sistema está em movimento, está sob a forma de energia cinética; se elevarmos o sistema, há modificação na sua energia potencial, então U está sob a forma de energia potencial. A energia pode ser adicionada ao sistema sob a forma de calor ou trabalho, seja trabalho mecânico ou elétrico. Arbitrariamente o calor adicionado ao sistema é considerado positivo, assim como o trabalho fornecido pelo sistema também é positivo. Aplicação da 1ª lei aos sistemas AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Vamos supor, na Fig. 1.16, uma massa definida de material sendo impulsionada para dentro do sistema aberto. A pressão p resistirá ao fluxo da massa nos limites do sistema. De uma maneira direta ou indireta, trabalho é exigido para remover essa resistência p. Esse trabalho será definido : W= F x l e p = F / A ou F = p x A Então, o trabalho será: W = p x A x l ou W = p . V p = pressão V = volume AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Como se trata de um trabalho ao longo de toda a seção A, será mais bem definido por "fluxo de trabalho”: Wf ou Wf = pV Como o fluxo da massa incorpora trabalho ao sistema, pela 1ª Lei da Termodinâmica temos, considerando 1 o estado inicial e 2 o estado final do sistema S: US1 + ECS1 + EPS1 + (U + pV + EC + EP)entrada + Q = = US2 + ECS2 + EPS2 + (U + pV + E. + E)saída + W (1.8) onde: V = volume total do fluido entrando ou saindo durante o processo; Q = calor adicionado ao sistema; W = trabalho fornecido pelo sistema; EP = energia potencial; EC = energia cinética; U = energia interna. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização ( U + pV+ EC + EP)entrada + Q = US2 – Us1 + EC2 – EC1 + EP2 – EP1 + ( U + pV + EC + EP)saída + W Agrupando os termos de modo diferente, temos: Entalpia Na Eq. (1.8) os termos U e pV representam a energia de uma dada massa m do fluido entrando no sistema. Mas U = m.u e V = m. v U + pV = m.u + p.m.v = m. (u + p.v) então, U + pV = m (u + p.v) onde u = energia interna por unidade de massa; v = volume específico por unidade de massa. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização A essa expressão foi dada a designação de entalpia H, então: H= U + p.V e h = u + p.v o termo pV é a energia necessária para forçar a unidade de massa de um fluido a atravessar as vizinhanças de um sistema. Assim, para um fluido em movimento, a "entalpia é realmente energia". Por outro lado, para o fluido em repouso, o termo pV não pode representar energia sendo transmitida. As tabelas usuais para o cálculo de fluxos dos fluidos são preparadas para as entalpias, mas através delas pode-se calcular a energia interna: Então, podemos dar outra forma à Eq. (1.9): (H + EC + EP)entr. + Q = US2 – Us1 + EC2 – EC1 + EP2 – EP1 + (H + EC + EP)saída + W eq.(1.10) Essa é uma equação que pode ser aplicada aos sistemas abertos ou fechados. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Entalpia É uma propriedade Termodinâmica definida quando se considera um processo quase estático à pressão constante , sem variação de energia cinética ou potencial e que o único trabalho realizado durante o processo seja o relacionado ao movimento de fronteira (tomando o gás como sistema e aplicando a 1ª lei da Termodinâmica). O trabalho poderá ser calculado à pressão constante. A transferência de calor, em um processo quase estático à pressão constante, é igual à variação de entalpia, que inclui a variação de energia interna e o trabalho nesse processo em particular. Unidade : kJ / kg AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Seja a Fig. 1.17 um sistema aberto, no qual vamos aplicar a Eq. (1.10), com algumas restrições. Vamos aplicá-la em um sistema de ar-condicionado (sistema aberto). AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Para um sistema aberto, podemos, no estado estacionário, considerar nulas as variações de estado, ou seja, as diferenças de energia do sistema na entrada (1) e na saída (2) desprezíveis; então, a Eq. (1.10) ficará reduzida a : (H + EC + EP)entrada + Q = (H + EC + EP)saída + W ou H2 – H1 + EC2 – EC1 + EP2 – EP1 = Q - W AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização O ar de um sistema de dutos entra no estrangulamento (pescoço) da Fig. 1.18 com velocidade de 25 m/s. A queda de entalpia no pescoço é de 120.000 J/kg. Determinar a velocidade do ar de saída. Exemplo: Pelo fato do ar atravessar o pescoço muito rapidamente, a perda de calor é desprezível, e ainda por não haver trabalho em jogo no pescoço e não haver elevação da energia potencial, temos: H1 - H2 = EC2 – EC1 ou EC2 = EC1 + H1 - H2 Solução : EC = mv1 2 2 = 1 x 25² 2 = 312,5 J EC2 = 312,5 + 120.000 = 120.312,5 J mv1 2 2 = 120.312,5 ⇒ 𝑣 = 490,5 𝑚/𝑠 AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Em 1824, o engenheiro francês Sadi Carnot, através de sua publicação Reflexões sobre a força motriz do calor, chegou à seguinte conclusão: “O calor só pode produzir trabalho quando passa de um nível de temperatura mais alto para um nível mais baixo ou, em outras palavras: a quantidade de trabalho que pode ser produzida por uma máquina a vapor, para uma dada quantidade de calor, é função direta da diferença de temperatura entre a produção do vapor e a sua exaustão.“ Ficou também demonstrado que a transformação inversa só seria possível com o fornecimento de trabalho ao sistema, ou seja, o calor espontaneamente não sobe de temperatura. O trabalho mecânico pode ser convertido completamente em calor, mas a transformação inversa não é possível. 2ª Lei da Termodinâmica AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Se uma corrente elétrica flui através de um resistor, produz um efeito térmico. O calor, por seu equivalente elétrico de entrada, pode ser fornecido pelo resistor, entretanto o inverso não é possível, ou seja, o calor não pode ser incorporado ao resistor e fornecer a mesma energia elétrica de entrada e restituir o trabalho mecânico. Da mesma forma uma reação química: o hidrogênio e o oxigênio, em presença de uma centelha, formam vapor de água, com elevação de temperatura. A reação inversa, ou seja, fornecendo a mesma quantidade de calor à água, não a dissocia em hidrogênio e oxigênio. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Todas essas transformações satisfazem a 1ª lei, porém ela não responde a muitas questões, como, por exemplo, por que a transformação do calor em trabalho não é completa e o trabalho pode ser completamente convertido em calor? Em outras palavras, alguns processos podem ser realizados em uma direção e não na direção oposta. A 2ª lei responde a essas perguntas, com a introdução de uma nova propriedade chamada de “entropia“. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeraçãoe climatização Grandeza termodinâmica que mensura o grau de irreversibilidade de um sistema, encontrando-se normalmente associada ao que se denomina “desordem”, não em senso comum de um sistema termodinâmico. Com a “entropia”, procura-se mensurar a parcela de energia que não pode mais ser transformada em trabalho em processos termodinâmicos à dada temperatura. Entropia Gelo derretendo na água ou no ar ! aumento de entropia Exemplo clássico de entropia : AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Vamos supor a máquina térmica ideal da Fig. 1.19, na qual há uma fonte térmica com alta temperatura (fonte quente Q1) e uma fonte fria Q2 . Desse modo, é possível produzir o trabalho mecânico W. Ciclo de Carnot AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização O diagrama de Carnot, diagrama p-v, mostra que no ponto 1 o gás recebe calor de Q1 à temperatura constante, então aumenta de volume forçando o pistão a produzir trabalho à temperatura constante, com queda de pressão (1-2). No ponto 2, a temperatura do pistão iguala a T1; mas o pistão continua a se mover, o que provoca a diminuição da temperatura até T2, sem troca de calor (adiabática) no trecho 2-3. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização A partir do ponto 3, o pistão começa a retornar, descrevendo o trecho 3-4, diminuindo o volume, recebendo calor, aumentando a pressão, à temperatura constante. No trecho 4-1, a temperatura do gás se eleva até T1 com diminuição de volume e aumento de pressão, sem troca de calor (adiabática) e o ciclo está completo. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização A eficiência térmica da máquina é dada por: t = 𝑊 𝑄1 onde Q1 é o calor recebido da fonte e W, o trabalho fornecido pela máquina; supondo que se trate de um "gás perfeito", teríamos: W = Q1 – Q2 e após algumas transformações : t = 1 - T2 T1 onde T1e T2 são as temperaturas Kelvin das fontes quente e fria. Quando a temperatura da exaustão se aproxima da temperatura da fonte, o rendimento tende a zero e, quanto menor for T2, maior será o rendimento, e no caso limite de T2 = 0, o rendimento será 100%. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Uma máquina térmica de Carnot recebe 1.000 kJ de calor de uma fonte à temperatura de 600ºC e descarrega na fonte fria na temperatura de 60°C. Calcular: (a) a eficiência térmica; (b) o trabalho fornecido; (c) o calor descarregado. Exemplo: Solução: (a) t = 1 – T2 T1 = 1 – 60:273 600:273 = 0,62 ou 62% (b) W = t x Q1 = 0,62 x 1.000 = 620 kJ (c) Q2 = Q1 - W = 1.000 - 620 = 380 kJ Se, no exemplo acima, a fonte de calor fornecesse essa energia em 30 minutos, qual a potência fornecida em kW? W = 620 kJ e P = 620 kJ 1800 s = 0,34 kW AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização É o ciclo típico de refrigeração, onde a fonte fria, para ceder calor à fonte quente, necessita receber trabalho mecânico. Assim, a Fig. 1.19 transforma-se na Fig. 1.20. Para a máquina de refrigeração, ou seja, a máquina térmica operando em ciclo reverso, temos: Q1 = Q2 - W, pois o trabalho é negativo e o efeito refrigerante fornecido pela bomba será Q1 então o efeito de aquecimento Q2 será: Ciclo reverso de Carnot W = Q2 – Q1 Q1 = Q2 - W Q2 = Q1 + W AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização O diagrama p-v terá agora o aspecto da Fig. 20 e o rendimento é : t = W Q2 = T2 − T1 T2 = 1 − T1 T2 AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Ciclo de Carnot a) na expansão AB, o gás retira Q1 da fonte quente b) na expansão BC, o gás não troca calor AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Ciclo de Carnot c) na compressão CD, o gás rejeita Q2 para a fonte fria d) na compressão DA, o gás não troca calor AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização O que ocorre em uma compressão adiabática, olhando o gráfico, um exemplo que você possa ter utilizado? O volume diminui e a temperatura aumenta, pois a energia interna aumenta e a pressão aumenta Uma pergunta: ao se comprimir rapidamente o ar para introduzi-lo no pneu, ele sofre um processo adiabático, pois a rapidez da compressão não permite a troca de calor com o ambiente. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Em um ciclo reverso de Carnot (máquina de refrigeração), a máquina recebe calor a – 5ºC e descarrega a 40°C. A potência de entrada é de 10 kW Calcular: (a) o efeito de aquecimento Q2; (b) o efeito refrigerante Q1. Exemplo: a) t = 𝑊 𝑄2 = 𝑇2 ;𝑇1 𝑇2 =⇒ 𝑄2 = 𝑇2 . 𝑊 𝑇2 ; 𝑇1 = 40:273 𝑥 10 40 ;(;5) = 69,5 𝑘𝐽 𝑠 b) Q1 = Q2 – W = 69,5 - 10 = 59,5 kJ/s ou 59,5 kW Solução : AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Outros arranjos de máquinas foram tentados de modo que um ciclo reverso com gás ideal fornecesse calor a um reservatório infinito (por exemplo, o oceano) e desse reservatório fosse retirado calor para um ciclo direto e com gás real, e esse ciclo forneceria trabalho para o ciclo reverso. Chegou-se à conclusão de que tal arranjo era impossível e que sempre havia um desequilíbrio no balanço termodinâmico. Gás real e gás perfeito (ideal) AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização O físico alemão Clausius, em 1850, provou por uma desigualdade que, aplicando apenas a 1ª lei, não se poderia explicar o balanço térmico dos sistemas. A 2ª lei estabelece uma nova propriedade que pode mostrar se o sistema está ou não em completo equilíbrio e daí indicar se a mudança de estado do sistema será ou não possível. A essa propriedade Clausius denominou “entropia”. Para provar essa variável, foi feito um arranjo como o da Fig. 1.21 Desigualdade de Clausius AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Para provar essa variável, foi feito um arranjo como o da Fig. 1.21. Nessa figura, o sistema recebe calor dos reservatórios I e II que, por sua vez, recebem calor de duas máquinas de Carnot A e B em ciclo reverso. Elas recebem os trabalhos WA e WB regulados de modo a fornecer calor aos reservatórios exatamente na quantidade em que é fornecido calor ao sistema, ou seja, QA1 = QS1 e QB2 = QS2. O sistema, assim operado, não troca a sua energia contida e sendo o processo reversível Ws = WA + WB e QS3 = QA3 + QB3 Porém, se o processo for irreversível as igualdades acima não serão possíveis, haverá menos trabalho Ws e o calor fornecido pelo sistema ao absorvedor (Q3) será maior que a soma QA3 + QB3 Após vários cálculos relativos às máquinas de Carnot, será possível se chegar a 𝐐𝐒𝟏 𝐓𝟏 + 𝐐𝐒𝟐 𝐓𝟐 + 𝐐𝐒𝟑 𝐓𝟑 𝟎 AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização ou de forma simplificada 𝐐𝐒 𝐓 𝟎 (1.14) que é conhecida como a desigualdade de Clausius. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Um sistema é submetido a um ciclo reversível e fechado de transformações como o da Fig. 1.22 e, no ponto P, foi introduzida uma quantidade elementar dq1 de calor, considerando-se o ciclo percorrido no sentido dos ponteiros do relógio (A). Se o ciclo fechado for percorrido no sentido contrário (B), a mesma quantidade terá de ser removida,porque se trata de um ciclo reversível. Entropia e desordem AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Logo, concluímos que a relação dQ T não depende do caminho escolhido e sim somente dos estados inicial e final 1 e 2. Essa propriedade é a entropia, cujo símbolo é S: S2 – S1 = dS 2 1 = dQ T 2 1 kJ ºK ou kcal ºK Como já sabemos que para um sistema fechado em repouso temos : dQ = dU + dW teremos : ds = dU:𝑝.dV T onde a propriedade S é função de U, p, V e T para um gás perfeito dU = m. cv . dT pV = m. R .T ou 𝑝 . dV T = m. R. dV V AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Assim, qualquer processo envolvendo um gás perfeito, em um sistema fechado, tem a variação de entropia ds expressa por ds = 𝑚 . 𝑐𝑣 . dT T +𝑚. R. dV V R = constante dos gases. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Três quilogramas de ar à pressão de 1,25 kPa e temperatura de 32°C são submetidos a uma série de processos desconhecidos até alcançar a temperatura de 182°C, na mesma pressão de 1,25 kPa. Determinar a variação de entropia. Exemplo: S2 – S1 = 𝑑𝑄 𝑇 2 1 = m . cp dT T 2 1 = m . cp . ln T2 T1 onde cp = calor específico à pressão constante = 1,004 para o ar S2 – S1 = 3 x 1,004 x ln 182:273 32:273 = 1,20 kJ/ºK Solução : AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização O sentido físico da entropia está ligado à desordem do sistema. Se colocarmos gás em um recipiente pequeno e depois o liberarmos para o ambiente, a sua expansão livre fará com que suas moléculas se espalhem ao longo de todo o ambiente e assim podemos dizer que a "desordem" aumentou. A desordem está associada a nossa incapacidade de controle das moléculas em um espaço maior. A energia cinética das moléculas dos gases está ligada à sua temperatura, ou seja, aumentar a temperatura significa aumentar o movimento molecular. Então, aumentar a temperatura quer dizer aumentar desordem e este aumento pode ser medido pela variação da entropia. Todas as transformações naturais estão associadas ao aumento de entropia. A seguir, um exemplo esclarecedor. . . AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Aquece-se 1 kg de água a 0ºC até 100cC. Calcular a variação de entropia. Exemplo: S2 – S1 = dQ T 373 273 = m cp dT T 373 273 = 1000 ln 373 273 = 312 cal ºK pois : dq = m. c . dT Solução : Agora, vamos misturar essa água aquecida com 1 kg de água a 0ºC. A entropia da água a 0ºC é considerada nula. Após a mistura das águas quente e fria , temos 2 kg de água à temperatura de 50ºC ou 323ºK. Então a entropia será de : S3 = m. c . ln 323/273 = 2000 ln 323/373 = 336 calºK Houve um aumento de entropia de S3 – S2 = 336 – 312 = 24 calºK AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Pode-se afirmar que não existe nenhuma transformação natural em que a entropia decresça. A entropia do universo, como um todo, é crescente, pois qualquer transformação se caracteriza por um aumento na variação da quantidade 𝑑𝑄 T ou seja, na fórmula da variação da entropia, teremos sempre T2 > T1 isto é, S2 - SI > O AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização O ar atmosférico é composto de oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono, vapor d'água, argônio e outros gases raros, na proporção de 21 % de oxigênio e 79% dos outros elementos. O ar seco inclui todos os constituintes acima, exceto vapor d'água. Nos problemas comuns de mistura de ar e vapor d'água, a pressão considerada é a atmosférica e, no caso do fluxo ar-vapor ser estacionário, a pressão absoluta pode ser considerada constante. À exceção somente de temperaturas superiores a 65°C, a pressão do vapor d'água na mistura ar- vapor é suficientemente baixa para permitir o seu tratamento como gás perfeito, nas aplicações comuns. Mistura ar-vapor d'água AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Em geral, o vapor d’água no ar é superaquecido, ou seja, está a uma temperatura acima da temperatura de saturação para uma determinada pressão. Isso significa que, se no espaço ocupado pelo vapor houver água, ocorrerá uma tendência à vaporização se o vapor não for saturado. O termo "umidade" se refere à quantidade de vapor d’água presente na mistura ar-vapor. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Umidade absoluta é a quantidade de vapor presente na mistura ar-vapor. A umidade absoluta é expressa em kg de vapor d’água por m³ de ar. A umidade relativa é a relação entre a umidade absoluta existente e a máxima umidade absoluta, a uma dada temperatura, ou seja, quando o ar estiver saturado de vapor. ou seja, UR = mv mvs T, V onde : UR = umidade relativa mv = massa de vapor d’água em 1 m³ de ar (umidade absoluta) mvs = massa de vapor d’água que teria se o m³ de ar estivesse saturado a uma dada temperatura Como consideramos o vapor um gás perfeito, temos: mv = pV RT ou seja UR = p (existente) p(saturação) (eq. 1.17) Umidade absoluta e umidade relativa AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização A relação entre a massa de vapor d'água e a massa do ar seco é denominada umidade específica UE : UE = massa de vapor dágua massa de ar seco Como supomos o vapor obedecendo às leis do gás perfeito, a expressão acima pode ser escrita da seguinte maneira, sabendo-se que: R = R0 m (onde m é a massa por mol), então, UE = 18016 pV 28,97 pas ou UE = 0,622 pV pt;pV (eq. 1.18) onde: 28,97 = nº gramas/mol de ar pt = pressão total do ar e vapor pas = pressão do ar seco = pt - pV AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Note que, nas expressões para determinação das umidades relativa e específica, temos que determinar as pressões do vapor d’água, pois não há possibilidade de uma medição direta de UR e de UE. Um dos métodos usados envolve a determinação do ponto de orvalho (dew point) do ar. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Chama-se ponto de orvalho a temperatura abaixo da qual se inicia a condensação, a pressão constante, do vapor d’água contido no ar. A determinação do (dew point) não é muito precisa. Na Fig. 1.23, vemos que esse ponto é atingido na linha de vapor saturado. Outro método para a determinação do ponto de orvalho baseia-se na determinação da temperatura do bulbo úmido (wet-bulb). Essa temperatura é obtida cobrindo-se o termômetro com uma flanela molhada; a temperatura de equilíbrio é a do bulbo úmido. Ponto de orvalho (dew point) do ar AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Usualmente essa temperatura é obtida juntamente com a do termômetro de bulbo seco, em um instrumento que se chama "psicrômetro", visto na Fig. 1.24, constituído por dois termômetros, um deles coberto por uma flanela umedecida e uma manícula onde se pode girar o aparelho, para melhorar o contato com o ar. Quando o ar, em contato com o bulbo úmido, não está saturado, há vaporização da água contida na flanela e esta vaporização faz baixar a temperatura do bulbo úmido até o ponto de equilíbrio. A diferença entreas temperaturas do bulbo seco e do bulbo úmido é denominada "depressão do bulbo úmido". AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização A temperatura do bulbo úmido, assim como a temperatura do ponto de orvalho, é de saturação, embora a de bulbo úmido seja ligeiramente mais alta, conforme vemos na Fig. 1.25, pois a saturação obtida não é completa. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Para se obter a saturação adiabática (sem troca de calor), devemos isolar as paredes de uma montagem como a da Fig. 1.26, onde o ar circula em contato com a água. AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Fazendo-se um balanço das energias em jogo no sistema, pode-se dizer que a energia que o ar possui na entrada, mais a energia recebida da água, é a energia do ar na saída do sistema. A energia da água em repouso é somente energia interna, e seu nível deve ser completado no aparelho. A energia da água vaporizada é a sua entalpia. Fazendo o balanço de energia por umidade de massa do ar seco w , temos: has1 = entalpia do ar seco na entrada (o índice bw se refere à saturação na saída) hv1 = entalpia do vapor na entrada (idem) (a – 1) = quantidade de água vaporizada por umidade de ar seco hfw = entalpia da água vaporizada = massa de ar seco AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização Para se calcular a umidade relativa por meio dessas expressões, precisaríamos dispor de tabelas com as entalpias da água e do vapor. Para se saber a quantidade de calor que deve ser retirada ou acrescida de um recinto, basta fazer a diferença de entalpias nos dois pontos considerados por kg de ar seco. Esta equação em termos da umidade relativa do ar de entrada: (Eq. 1.20) 𝐔𝐑 = 𝐡𝐚𝐬𝐛𝐰 − 𝐡𝐚𝐬𝟏 + 𝐰𝐛𝐰 (𝐡𝐯𝟐 − 𝐡𝐯𝐛𝐰) 𝐡𝐚𝐬𝟏 − 𝐡𝐟𝐛𝐰 AULA 03: REVISÃO DE TERMODINÂMICA Refrigeração e climatização VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? Psicrometria AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
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