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Tecnologias de Ensino e Aprendizagem
No laboratório virtual de termodinâmica abaixo Graxaim/LVT há um cilindro no qual está acoplado um pistão móvel que confina uma certa quantidade de gás ideal monoatômico. Há ainda um dispositivo mecânico, um dispositivo térmico e instrumentos de medidas.
O dispositivo mecânico é um aparelho capaz de exercer uma força na superfície externa do pistão, ou equivalentemente é um dispositivo capaz de exercer uma pressão externa sobre o gás. Desta forma, pode trocar energia na forma de trabalho com o gás. Este aparelho pode ser ajustado para operar em três estados (1) exercer uma pressão externa constante, (2) receber energia e (3) ceder energia. No caso (2), a pressão externa sobre o gás vai diminuindo pouco a pouco de forma que o gás realiza trabalho sobre o dispositivo mecânico à medida que vai se expandindo. No caso (3), a pressão externa sobre o gás aumenta pouco a pouco de forma que o dispositivo realiza trabalho sobre o gás que vai sendo comprimido.
O dispositivo térmico é um aparelho capaz de trocar energia com o gás exclusivamente na forma de calor. O dispositivo térmico possui um trocador de calor que é mantido em uma temperatura que pode ser ajustada. Ao entrar em contato com o gás (sem a camada isolante) há duas temperaturas que devem ser observadas. A temperatura externa fixada pelo dispositivo e a temperatura do próprio gás. Caso a temperatura externa seja maior que a do gás, haverá um fluxo de calor do dispositivo para o gás (o dispositivo pode ser visto como uma fonte de calor). Em caso contrário, o dispositivo receberá o calor do gás e funcionará, em relação ao gás, como um sistema de refrigeração. O dispositivo térmico tem três ajustes (1) manter sua temperatura constante, (2) receber energia na forma de calor e (3) ceder energia na forma de calor. Nos ajustes (2) e (3) o dispositivo varia pouco a pouco a temperatura de seu trocador de calor (temperatura externa) de forma que o fluxo de calor seja estabelecido na direção desejada.
A pressão e temperatura características dos dispositivos mecânico e térmico podem, respectivamente, ser medidas por manômetros o termômetros.
Quando ajustados para ceder energia, os dispositivos mecânicos e térmicos funcionam como o desejado até o limite em que toda sua energia é consumida. No momento que isto ocorre, estes dispositivos funcionaram na prática como se estivessem ajustados para operar no modo passivo, isto é, de pressão constante no caso de dispositivo mecânico e de temperatura constante no caso de dispositivo térmico.
Configure o equipamento do laboratório virtual de termodinâmica de modo a fazer com que o gás encerrado no cilindro seja submetido aos processos termodinâmicos solicitados. Entre um processo e outro o Graxaim/LVT deve ser reiniciado. Em cada caso, descreva ou fotografe o particular arranjo experimental.
