Sobre a primeira lei da termodinâmica: as diferenciais do calor e do trabalho

We treat some subtleties concerning the First Law of Thermodynamics and discuss the inherent difficulties, namely the interpretation of the heat and the work differentials. By proposing a new differential equation for the First Law, which is written using both system and neighborhood variables, we overcome the mentioned difficulties and establish a criterion for the definition of heat and work.

Estudi de la recuperació de la calor de les aigües residuals urbanes per la climatització d’una piscina

Estudi de la climatització d'una instal•lació esportiva,concretament una piscina coberta municipal, a partir de la calor recuperada de les aigües residuals urbanes (ARU) que produeix una població de 30.000 habitants. En la primera part de l'estudi s'ha calculat la potència màxima per cobrir les quatrenecessitats de la instal•lació en règim estacionari, que ha resultat ser de 265,8 kW,repartits en 69,1 kW per cobrir les necessitats del vas de la piscina, 102,5 kW percobrir les necessitats en l'aire interior de la sala de la piscina, 30,2 kW per cobrir lesnecessitats tèrmiques calorífiques de les sales annexes i 64 kW per cobrir lesnecessitats en la producció d'aigua calenta sanitària (ACS). A continuació també s'hadeterminat l'estimació de la despesa total anual de la instal•lació que és de 1.179MWh/any. El 48% aproximadament de la despesa total es destina a cobrir lesnecessitats del vas de la piscina, el 28% per cobrir la producció d'ACS, el 20% percobrir les necessitats de la sala de la piscina i el 4% per cobrir les necessitatscalorífiques a hivern de les sales annexes

Calor e trabalho: são estes conceitos invariantes sob a permuta sistema-vizinhança?

It is argued that the invariants associated to the First Law of Thermodynamics and to the concept of identical processes lead to a clear definition of heat and work. The conditions for heat and work to be invariant under a system-surroundings interchange are also investigated. Finally, examples are presented to illustrate the above conditions.

Termoterapia via calor seco no tratamento de sementes de tomate: eficiência na erradicação de Xanthomonas campestris pv. vesicatoria e efeitos sobre a semente

Sementes infetadas constituem fonte primária de inóculo para epidemias da mancha bacteriana do tomate (Lycopersicon esculentum)que sob condições favoráveis podem resultar em rápido desenvolvimento da doença e severas perdas. O presente trabalho objetivou avaliar a eficiência do tratamento térmico a 70 ºC por 96 h na erradicação de Xanthomonas campestris pv. vesicatoria de sementes de tomate e seu efeito sobre a qualidade fisiológica e estrutura das sementes, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Realizaram-se dois ensaios, e utilizando-se sementes inoculadas pelo método a vácuo com o isolado ENA 4463 a 10(7) ufc/ml em NaCl (0,85%). No primeiro ensaio compararam-se quatro tratamentos: sementes inoculadas (1), sementes inoculadas e tratadas a 70 ºC/96 h em estufa com circulação forçada de ar (2), sementes não inoculadas e não tratadas (3) e sementes não inoculadas e tratadas (70 ºC/96 h) (4). No segundo ensaio, apenas os tratamentos (1), (2) e (3) foram comparados. As amostras foram avaliadas quanto à qualidade fisiológica e recuperação da fitobactéria por meio de extração a vácuo seguido de riscagem em meios semi-seletivos, além de observações em MEV. Constatou-se eficiência de 100% e 99,96% na erradicação da bactéria no primeiro e segundo ensaio, respectivamente. Não houve nenhum efeito do tratamento térmico sobre a germinação. Observações ao MEV, revelaram alterações na estrutura superficial das sementes, com remoção, quebra e fusão de tricomas, além de danos à integridade das células bacterianas associadas à superfície do tegumento.

Análise das relações entre desflorestamentos e focos de calor: estudo de caso nos municípios de Altamira e São Félix do Xingu, no Estado do Pará

Este estudo foi desenvolvido em área-piloto da região conhecida como "Terra do Meio" localizada nos municípios de Altamira e São Félix do Xingu, no Estado do Pará, tendo como objetivo geral analisar as relações entre os desflorestamentos e os focos de calor no período de 1998 a 2002. Como objetivos específicos, o trabalho procurou verificar se existe relação entre o tamanho da área desflorestada e a incidência de focos de calor; e averiguar se os processos de obtenção e geoposicionamento das imagens NOAA interferem na sobreposição de focos de calor com polígonos de desflorestamento. Os dados foram analisados em um sistema de informações geográficas SIG. Para a determinação da relação entre as variáveis foram realizadas duas análises de regressão, uma linear e outra polinomial de 2º grau. Obtidas as equações, foi realizado um teste de significância dos componentes linear e quadrático e calculado o coeficiente de determinação da escolha da equação que melhor se ajusta à distribuição dos dados. Verificou-se relação positiva entre os dados analisados. A relação foi maior quando foram sobrepostos focos de calor e incrementos de desflorestamento do mesmo período. Os resultados mostraram-se mais consistentes nas maiores áreas de desflorestamento. Os componentes linear e quadrático das equações obtidas mostraram-se significantes utilizando o teste "t". Por serem mais simples, optou-se pelas equações obtidas pelo método de regressão linear, para representar a distribuição dos dados. O maior número de sobreposições entre os focos de calor e os desflorestamentos com área superior a 100 ha indicam que o tamanho do desflorestamento influencia diretamente a detecção de focos. Os processos de obtenção e geoposicionamento das imagens NOAA não interferem nessa sobreposição. Os resultados evidenciam que os produtos gerados pelos satélites NOAA são muito apropriados para detecção de focos de calor, porém imprecisos na localização e dimensionamento das áreas afetadas.

Calor específico e densidade da polpa de cajá (Spondias lutea L.) com diferentes concentrações de sólidos solúveis sob baixas temperaturas

A polpa de cajá tem sido exportada da região Nordeste para todo o Brasil, e uma das maneiras de conservá-la é processando-a e armazenado-a na forma congelada. Durante o processamento, existem dois fatores que favorecem a qualidade do produto a ser armazenado: a rapidez com que o produto é congelado e a adição de açúcar como forma de dificultar a ação microbiológica. Na linha de processo, algumas propriedades termofísicas, como o calor específico e a densidade, se alteram com as temperaturas negativas e com o teor de sólidos solúveis totais; dessa forma, para o dimensionamento adequado de máquinas e equipamentos, torna-se necessário conhecer essas propriedades, principalmente quando se operam equipamentos criogênicos, onde as temperaturas podem chegar a -196 ºC. Neste trabalho, determinaram-se a densidade e o calor específico da polpa do cajá com quatro diferentes níveis de sólidos solúveis totais (natural da polpa; 20; 40 e 60%) e temperaturas entre -196 ºC e -18 ºC. A densidade foi obtida pela razão entre a massa da polpa e o seu volume. O volume foi determinado pelo método do deslocamento de massa (água) e o calor específico por meio de balanço de calor entre a massa da polpa, a massa do cilindro que contém a polpa e a massa do gelo. Conclui-se que a densidade da polpa de cajá aumenta em função da redução da temperatura e do aumento do teor de sólidos solúveis totais de 9 para 60 °Brix e que o calor específico da polpa diminui com a diminuição de temperatura e aumenta com a concentração de sólidos solúveis totais.

Comparação do Coeficiente Global de Perdas de Calor para casa de vegetação aquecida usando diferentes técnicas para eficiência energética

O Coeficiente Global de Perdas de Calor (U) permite o equacionamento das necessidades térmicas de uma casa de vegetação climatizada. No presente trabalho, determinou-se esse coeficiente cujo referencial foi uma casa de vegetação localizada em Madri (Espanha), em que foram utilizadas medidas noturnas de temperatura do ar no interior, no exterior, bem como o consumo de energia para aquecimento. As comparações entre as técnicas de aquecimento utilizadas foram: solo radiante e aerotermos combinados com duas técnicas que visavam a promover melhor aproveitamento térmico, ou seja, a utilização de cobertura plástica formando dupla capa ou a utilização de túnel plástico. Os menores coeficientes foram conseguidos para a utilização de solo radiante com túnel e aerotermos com dupla capa com 7,19 W m-2 ºC-1 e 9,11 W m-2 ºC-1, respectivamente; o maior valor dentre os coeficientes nas condições estudadas foi 15,13 W m-2 ºC-1 ao considerar o uso de aerotermos sem utilização de plásticos. Conclui-se, portanto, que os resultados comprovam o melhor rendimento térmico para as técnicas ensaiadas.

Influência da temperatura do ar de secagem no calor latente de vaporização de água em feijão macassar (Vigna unguiculata (L.) Walp.), variedade sempre-verde

Em cálculos da quantidade de energia requerida em processos de secagem artificial de um produto agrícola, é necessário o conhecimento de uma expressão para a determinação do calor latente de vaporização (H) de água no produto. Normalmente, as expressões para H, encontradas na literatura, são dadas pelo calor latente de vaporização (h) de água livre multiplicado por funções que dependem apenas do teor de água do produto. Isso significa que a relação H/h, para um dado produto, só depende do teor de água, o que é uma simplificação, pois se sabe que tal relação depende também da temperatura. Neste artigo, é apresentada uma expressão para o cálculo de H para feijão macassar, variedade sempre-verde, levando em consideração a dependência de H/h com a temperatura. Para tal, foi desenvolvido e utilizado um programa computacional que ajusta, de forma automática, cerca de 500 funções contidas em sua biblioteca, com uma e duas variáveis independentes, a dados experimentais. O programa, que usa regressão não-linear, classifica as melhores funções ajustadas pelo critério do menor qui-quadrado reduzido. O conjunto de testes estatísticos realizados indica que a expressão apresentada neste artigo produz resultados mais precisos na determinação de H para feijão macassar que os de outras equações normalmente encontradas na literatura.

Identificação de ilhas de calor na área urbana de Ilha Solteira - SP através da utilização de geotecnologias

Com a mudança climática prevista para as próximas décadas, os cientistas indicam que uma das consequências será o aumento das temperaturas médias e também o número de dias quentes, o que intensificará o desconforto térmico na população. Assim, esta pesquisa teve por objetivo principal identificar as variações térmicas localizadas na área urbana do município de Ilha Solteira - SP. A metodologia consistiu na aplicação de um algoritmo, utilizando o módulo LEGAL do sistema de informação geográfica SPRING 4.3, que realizou a transformação dos níveis de cinza gerados pelo TM/Landsat-5 em valores de temperatura de superfície. Os resultados mostraram temperaturas de superfície entre 21 ºC e 23 ºC nas áreas que apresentaram maior quantidade de vegetação, como, por exemplo, a área do zoológico e a área de lazer. As áreas que apresentaram os maiores valores de temperatura (41 ºC até 44 ºC) estão localizadas nas regiões onde ocorrem as maiores porcentagens das classes "edificações" e "pavimentada-edificação", caracterizando assim o fenômeno de ilhas de calor. Estes resultados poderão servir de subsídios na elaboração de estratégias para minimizar o desconforto térmico das áreas onde ocorrem as ilhas de calor.

Desenvolvimento de um sistema alternativo de trocador de calor para climatização de construções agroindustriais

No manejo de animais em propriedades rurais, é necessário o desenvolvimento de equipamentos de climatização de ambientes, tais como os resfriadores evaporativos. No presente estudo, foi construído e testado um resfriador evaporativo alternativo. O sistema é composto por um circuito de circulação de água impulsionada por uma bomba hidráulica e uma rede de tubulação em PVC formadora de uma cortina de água, uma calha condutora de água e um reservatório. A temperatura e a umidade relativa foram medidas na entrada e saída do equipamento, utilizando-se de termo-higrômetro digital, no período de 28 de novembro a 14 de dezembro de 2006 (dias quentes e secos do início de verão) e entre 6 e 13 de março de 2007 (dias quentes e úmidos). Associado a um sistema de ventilação forçada, o dispositivo apresentou, em três testes, resultados que indicaram que a temperatura do ambiente pode ser reduzida na faixa de 3 a 4 ºC e com acréscimo de 10 a 12% de umidade relativa. A máxima eficiência evaporativa obtida foi de 47,6%.

Perda de calor determinada pela exposição das alças intestinais em ratos

OBJETIVO: Esta pesquisa tem por objetivo quantificar a perda de energia calórica que ocorre ao realizarmos uma laparotomia com exposição de alças intestinais à atmosfera em ratos; determinar a perda termodinâmica representada por watts/m² em função da superfície peritoneal exposta do animal e discutir meios de tratamento para a perda de calor. MÉTODO: Foram utilizados 30 ratos machos, Wistar, distribuídos em cinco grupos de seis animais cada, com idade de 8 a 9 semanas, com o peso entre 200 e 220g. No grupo A ou grupo controle, os animais foram submetidos a anestesia inalatória. No grupo B, os ratos foram submetidos a uma laparotomia mediana com exposição das alças intestinais. Nos grupos C, D e E, os ratos foram submetidos a uma laparotomia mediana com exposição das alças intestinais e tratados respectivamente, por gaze úmida, gaze seca e empacotamento com filme de poliéster. RESULTADOS: Observou-se uma significativa perda de energia calórica quando se realiza uma laparotomia com exposição das alças intestinais em ambiente não controlado, da ordem de 620,72 kJ/m² A análise da perda termodinâmica, em função da superfície corpórea exposta do rato, apresentou um valor de 382,97 W/m². CONCLUSÕES: Na avaliação dos diferentes tipos de tratamento utilizados para prevenir a perda de calor corpóreo, ficou evidente que a utilização do filme de poliéster (PVC) foi o método mais efetivo na conservação do calor, em relação à gaze seca e, ou úmida respectivamente.

Fatores associados às ondas de calor em mulheres climatéricas: inquérito populacional domiciliar

OBJETIVO: identificar os fatores associados à ocorrência de ondas de calor em mulheres climatéricas residentes em Campinas, São Paulo. MÉTODOS: análise secundária de banco de dados de estudo descritivo de corte transversal, de base populacional. Foram selecionadas 456 mulheres por processo de amostragem, com idade entre 45-60 anos de idade. Os dados foram coletados por meio de entrevistas domiciliares, com questionários estruturados e pré-testados, fornecidos pela Fundação Internacional de Saúde/Sociedade Internacional de Menopausa e Sociedade Norte-Americana de Menopausa e adaptados pelos autores. As variáveis analisadas foram idade, cor, uso de métodos anticoncepcionais e terapia hormonal, laqueadura tubárea, índice de massa corpórea, estado menopausal, tempo de menopausa, histerectomia e tabagismo. Foram calculados a média, desvio padrão, mediana e razão de prevalência (RP). Realizou-se análise de regressão múltipla, utilizando o processo de seleção passo a passo, com intervalo de confiança de 95% (IC 95%). RESULTADOS: na análise bivariada, mulheres na pós-menopausa (RP: 1,42; IC 95%: 1,06-1,90) e histerectomizadas (RP: 1,50; IC 95%: 1,05-2,14) apresentaram chance significativamente maior de ocorrência de ondas de calor. A análise de regressão múltipla não mostrou associação significativa entre a presença de ondas de calor e as variáveis avaliadas. CONCLUSÃO: os resultados mostraram coerência com estudos anteriores, ou seja, ainda não é possível indicar os fatores que estão associados à ocorrência de ondas de calor.

COMPARAÇÃO ENTRE TÉCNICAS NUMÉRICAS PARA A RESOLUÇÃO DO PROBLEMA DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM ALIMENTOS ENLATADOS

Este trabalho apresenta a comparação das técnicas de resolução numérica de Diferenças Finitas e Runge-Kutta-Gill de 4a ordem com passo de integração variável para a simulação do modelo de transferência de calor em regime transiente bidimensional em coordenadas cilíndricas e unidimensional em coordenadas esféricas, aplicado a alimentos enlatados processados em autoclave, observando-se a rapidez e a precisão de integração comparados aos perfis reais de tempo/temperatura, incluindo desvios de processo. Além disso, uma análise de sensibilidade paramétrica na difusividade térmica foi realizada na tentativa de quantificar a influência que essa propriedade possui na resolução numérica. Para tanto, foram realizados ensaios de penetração de calor em autoclave a vapor, utilizando-se latas cilíndricas de 75x90 e 100x110 contendo simulantes de alimentos com características de aquecimento por condução e convecção.

UM EXPERIMENTO RELATIVAMENTE SIMPLES E RÁPIDO DE CINÉTICA DA DESTRUIÇÃO DE LEVEDURAS PELO CALOR

Descreve-se um experimento simples e rápido que permite calcular a constante de velocidade de destruição térmica de leveduras (fermento prensado) a uma temperatura na faixa de 55ºC a 60°C, e estudar a influência de fatores nessa constante.

Uso de transdutores de fluxo de calor no estudo da transferência de calor em alimentos embalados

A densidade de fluxo de calor que atravessa uma superfície é classicamente determinada mediante a medição das temperaturas apropriadas e da aplicação da Lei de Fourier. Uma alternativa a esse procedimento é a utilização de transdutores de fluxo de calor, os quais geram um sinal elétrico proporcional ao fluxo térmico que os atravessa. Neste trabalho, processos de aquecimento e de resfriamento de alimentos foram estudados em laboratório, utilizando-se um recipiente de vidro cilíndrico para simular uma embalagem. Dois transdutores de fluxo de calor a gradiente tangencial foram previamente instalados no recipiente, revestindo completamente a superfície lateral do mesmo. O recipiente contendo a amostra foi inserido em banho de água circulante à temperatura constante. Os sinais fornecidos pelos transdutores e por termopares inseridos no interior do recipiente foram registrados por um sistema de aquisição de dados computadorizado. Os resultados obtidos com o uso dos transdutores foram comparados com aqueles obtidos através de balanços de energia realizados a partir dos dados experimentais de evolução temporal das temperaturas da amostra junto à superfície interna da embalagem e no centro da mesma. A comparação mostrou que os transdutores de fluxo de calor a gradiente tangencial puderam determinar os fluxos de calor, com tempo de resposta característico dos termopares. Os resultados apresentados mostraram a viabilidade de utilização desses fluxímetros no estudo não destrutivo e não invasivo dos processos de aquecimento e de resfriamento de alimentos, fornecendo informações complementares àquelas obtidas pelo uso de termopares instalados no interior da embalagem.