Máquinas Térmicas

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Máquinas Térmicas

  1. 1. CENTRO EDUCACIONAL SESI - 1093ºA – ENSINO MÉDIOLeonardo RonneTrabalho Destinado a Disciplina de FísicaMáquinas TérmicasFranca, 15 de Outubro de 2012
  2. 2. Máquinas TérmicasMuitas máquinas têm como objectivo a realização de trabalho, e para oconseguir, utilizam energia que é, muitas vezes, recebida pela máquina sob aforma de calor. As máquinas que recebem energia sob a forma de calor demodo a poderem realizar trabalho, designam-se por máquinas térmicas.Para que um dado sistema realize trabalho às custas da energia retiradana forma de calor de certa fonte térmica por um processo cíclico(a máquinatérmica passa periodicamente pelo mesmo estado) são necessárias duasfontes térmicas com temperaturas diferentes.Uma máquina térmica retira certa quantidade de energia na forma decalor (Q2) da fonte quente (a temperatura T2) e transfere parte desta energia(Q1) para a fonte fria (a temperatura T1).Em um ciclo completo, o sistema retorna ao estado inicial, de modo queDU = 0, já que a energia interna é função de estado. Então, o trabalhorealizado em cada ciclo fica:O rendimento h mede a eficiência com que uma máquina térmicaconverte energia na forma de calor em energia na forma de trabalho. Orendimento é definido como a razão entre o trabalho realizado no ciclo e aquantidade de energia retirada da fonte quente na forma de calor:h = W / Q2
  3. 3. A definição de que calor é uma forma de energia só foi estabelecida noséculo XX, no entanto, já na Antiguidade sabia-se que o calor podia ser usadopara produzir vapor e através dele, realizar trabalho. Heron, um inventor grego,no século I d.C. construiu o primeiro dispositivo que funcionava através dovapor produzido pelo aquecimento da água. Esse vapor colocava em rotaçãouma esfera de metal que estava acoplada à máquina de Heron.O dispositivo criado por Heron é uma máquina térmica, ou seja, ela éum dispositivo com capacidade de transformar o calor, energia térmica, emtrabalho mecânico. No entanto, essa máquina criada não foi usada paraproduzir energia mecânica em grandes escalas.Em meados de 1770, o inventor escocês James Watt criou um novomodelo de máquina térmica de grandes vantagens em relação a que já existiana época. A criação de Watt revolucionou a sociedade daquela época. Ofuncionamento de sua máquina obedecia a segunda lei da termodinâmica, quediz que uma máquina térmica, trabalhando em ciclos, ao retirar calor da fontequente utiliza parte dele para executar o trabalho e o restante rejeita para afonte fria. Por ser mais econômica e com capacidades para realizar trabalhosmuito maiores, a máquina de Watt foi empregada também nas indústrias, fatoesse que deu início ao desenvolvimento nesse setor, possibilitando dessaforma a revolução industrial que ocorreu no século XIX.

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