Máquinas Térmicas

A palavra máquina origina-se do grego mechane que significa qualquer dispositivo engenhoso ou invenção. Uma máquina é definida como um aparelho composto por várias partes com funções definidas.

Heron de Alexandria, que viveu por volta de 130 a.C., era um grande inventor. Catalogou os primeiros instrumentos chamados de máquinas simples: a alavanca, a roda e eixo, a roldana, a cunha e a rosca.

Tanto as máquinas térmicas a vapor, que operam com o vapor d’água produzido em uma caldeira, quanto as máquinas térmicas de combustão interna que operam devido aos gases gerados pela queima de combustíveis, têm seu funcionamento baseado no aumento da energia interna das substâncias envolvidas e no trabalho realizado, e tanto a energia interna, quanto o trabalho, dependem da quantidade de energia na forma de calor que foi transferida à substância.

O que são maquinas termicas?

Máquinas térmicas são máquinas capazes de realizar trabalho a partir da variação de temperatura entre uma fonte fria e uma fonte quente. A grande maioria dessas máquinas retira calor de uma fonte quente, parte dele realiza trabalho e a outra parte é jogada para a fonte fria, definindo dessa forma a eficiência da máquina. Uma máquina térmica tem maior eficiência quando ela transforma mais calor em trabalho, portanto, rejeita menos calor para a fonte fria.

Como é uma máqiuna térmica?

Basicamente, uma máquina térmica é constituída por dois reservatórios, como mostra a figura. O calor flui do reservatório à temperatura elevada (fonte quente) para o reservatório à temperatura mais baixa (fonte fria), obedecendo a Segunda Lei da termodinâmica e transformado parte do calor que sai da fonte quente em trabalho.

Como sabemos o quanto pode render uma máquina térmica?

Podemos calcular o rendimento de uma máquina térmica se sabemos o quanto de trabalho ela produz (T) e o quanto de calor foi fornecido pela fonte quente (Q).

Matematicamente, podemos expressar o rendimento (R) por: R=T/Q , que resulta sempre em um valor menor do que 1 ou 100%.

Se uma máquina recebe um calor Q1 da fonte quente, cede um calor Q2 para a fonte fria e realiza um trabalho (T), segundo o Princípio da conservação de energia: Q1 = T + Q2, logo o trabalho será: T = Q1 – Q2 e, portanto, o rendimento desta máquina será calculado por:

ou seja, , o que deixa claro que sua eficiência é menor do que 1.

Obs.: a utilização do módulo de Q2 é necessária em função da Primeira Lei.

Lembre-se: se o sistema recebe calor, a quantidade de calor é positiva (Q>0) e se o sistema cede calor, a quantidade de calor é negativa (Q<0);

Nicolas Leonard Sadi Carnot, engenheiro francês, imaginou um ciclo ideal (Ciclo de Carnot), onde a eficiência da conversão de energia térmica em trabalho mecânico é máxima, mas com seus estudos, logo percebeu que não havia como evitar a perda de uma quantidade de calor em qualquer máquina a vapor, o que foi a base para a Segunda Lei da termodinâmica.

3 Comentários »

  1. Mariella Said:

    Eu gostaria de saber , como uma maquina térmica , pode transformar calor em trabalho! Se puder , me mande a resposta por email ! mariela_bogoni@hotmail.com Obrigada!

  2. ótimo adorei

  3. samara Said:

    estas respostas são boas mas precisa falar um pouco mais da historia


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