Questão problema Termodinâmica Aplicada 2025.2.pptx

Questão problema Termodinâmica Aplicada 2025.2

1. TERMODINÂMICA APLICADA Questão-problema Cenário: Nossa sala de aula tem um ar-condicionado split ligado em um dia quente e úmido. A sala está cheia, a porta abre e fecha com frequência, e vemos água saindo pelo dreno do aparelho. Alguns colegas dizem que o ar está “muito seco”, outros que está “gelado só perto do aparelho”. Tarefa (responder em palavras próprias, sem fórmulas): Defina o sistema que você vai analisar (pode ser a sala, o ar-condicionado, ou outro) e desenhe mentalmente as fronteiras. Explique o que entra e o que sai do seu sistema em termos de energia : onde há calor e onde há trabalho ? Por que aparece água no dreno do aparelho? Que fenômeno explica isso? Seu sistema é melhor descrito como aberto, fechado ou isolado ? Por quê? Liste três fontes que “aquecem” a sala. Por que manter a porta fechada tende a reduzir o consumo de energia ? Sem calcular, proponha um jeito intuitivo de julgar se o ar-condicionado está bem dimensionado para a sala.

2. Sistema e fronteiras: Opção A: Sala como volume de controle (sistema aberto ): ar e energia cruzam as fronteiras; o split retira calor da sala e rejeita calor para o exterior. Opção B: o ciclo de refrigeração do split como sistema (foco no compressor recebendo trabalho elétrico e trocadores trocando calor com interior/exterior). Entradas/saídas de energia: Entradas de calor na sala: pessoas (metabolismo sensível + latente), iluminação, eletrônicos, radiação solar pelas janelas/parede, infiltração de ar quente e úmido quando a porta abre. Saída de calor da sala: o evaporador do split retira calor do ar interno e o condensador rejeita esse calor (somado ao trabalho do compressor) para fora. Trabalho: principal entrada de trabalho é a energia elétrica do compressor (e ventiladores). Água no dreno (condensado): O ar interno, ao passar na serpentina fria, esfria ; ao atingir o ponto de orvalho , parte do vapor d’água condensa , liberando calor latente . Essa água é coletada e escoa pelo dreno.3

3. Tipo de sistema: Sala: sistema aberto (massa e energia entram/saem). Split (ciclo): tipicamente tratado como sistema fechado de refrigerante (massa do fluido se conserva), trocando calor e trabalho com o entorno. Três fontes de carga térmica (exemplos): pessoas, infiltração de ar externo, radiação solar/transmissão por paredes; também valem iluminação e equipamentos. Porta fechada ⇒ menor consumo: Menos infiltração = menos calor sensível e latente entrando; o split precisa bombear menos calor , então o compressor trabalha menos (menor energia elétrica).

4. “Bem dimensionado” (critério qualitativo): O equipamento atinge e mantém a temperatura/umidade desejadas sem ficar 100% do tempo no máximo; não há grandes gradientes de temperatura na sala; não há gelo na serpentina; o ciclo liga/desliga com estabilidade. (Ligado à ideia de COP/desempenho , sem entrar em contas.) Leis por trás (linguagem simples): 1ª Lei: energia se conserva — o split não cria “frio” ; ele remove calor da sala e “joga” para fora usando trabalho elétrico . 2ª Lei: para bombear calor de uma região mais fria (sala) para outra mais quente (exterior), é necessário trabalho ; há irreversibilidades (mistura de ar, atrito, trocas com ΔT finito). Erros comuns a discutir: confundir calor com temperatura ; achar que o AC “gera ar frio” em vez de remover calor ; ignorar a umidade (carga latente).