O que é análise termodinâmica?

A análise termodinâmica é usada pelos engenheiros para avaliar como a energia afeta o desempenho dos sistemas mecânicos. Ele usa modelos matemáticos para determinar os efeitos de diferentes entradas de energia e algumas das saídas de energia resultantes da operação de uma máquina. Os engenheiros desenvolvem modelos para ilustrar as variáveis ​​que têm impacto direto no ciclo de energia do sistema. Sistemas comuns que são avaliados com uma análise termodinâmica são motores de combustão e ciclos de vapor.

Parte de uma análise termodinâmica examina como a energia se move através de um sistema mecânico, como um motor. Explica como essa energia faz com que o sistema funcione. Por exemplo, o motor de combustão de um veículo, a energia produzida pela queima de gasolina interage com as peças do motor, produzindo a energia necessária para o carro ou caminhão continuar em movimento. A análise termodinâmica tenta explicar como esse processo funciona.

Dados diferentes valores de entrada de energia, a análise termodinâmica pode ser usada para determinar as faixas de desempenho de um sistema mecânico. Modelos matemáticos são construídos para estabelecer certos parâmetros ou leis. Em termos simples, esses modelos explicam como se a quantidade de energia "x" for colocada no sistema, ela será executada no nível "y". Respostas potenciais também são medidas em uma análise termodinâmica para determinar os limites de desempenho dos sistemas.

O processo analítico quebra e isola as diferentes fontes de energia que um sistema precisa para produzir energia. Ele examina como essas fontes de energia interagem entre si em cada etapa do processo. Novamente, usando o exemplo de um motor de automóvel, cada elemento principal do sistema - como gasolina, pressão e temperatura - seria separado e seria determinado em que ponto certos elementos e interações causariam reações diferentes dentro do motor. Por exemplo, os engenheiros sabem que, quando a gasolina é aquecida, acionada pelo processo de ignição do carro, ela se expande e queima para fornecer ao veículo o poder de se mover.

Em uma análise termodinâmica, o desempenho de um sistema mecânico é geralmente caracterizado como um processo que é separado em etapas específicas. Enquanto as etapas separadas geralmente se baseiam umas nas outras, cada uma é examinada para determinar como contribui para a operação do sistema e se afeta diretamente a quantidade de energia que o sistema gera. A partir dessas etapas do processo, os engenheiros desenvolvem um provável modelo matemático que pode ser usado para prever o desempenho.

Os modelos matemáticos que os engenheiros desenvolvem variarão dependendo do tipo de sistema mecânico que está sendo avaliado. A maioria envolve equações algébricas, uma vez que uma análise termodinâmica geralmente lida com um conjunto de variáveis ​​conhecidas e desconhecidas. Várias equações podem ser criadas para explicar a inter-dinâmica do sistema mecânico e suas fontes de energia.