As máquinas térmicas são dispositivos que convertem energia térmica em trabalho mecânico, operando entre uma fonte quente e uma fonte fria. Elas são utilizadas em diversas aplicações, como motores de combustão interna em veículos, usinas termelétricas para gerar eletricidade e sistemas de aquecimento em residências. O entendimento do funcionamento dessas máquinas é essencial para compreender seu impacto no cotidiano e na geração de energia.

1. ANO
2024_AF_B1_V1
7o
Ciências
1o
bimestre – Aula 24
Ensino Fundamental: Anos Finais
Máquinas térmicas

2. Para começar
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As máquinas térmicas são dispositivos
que convertem energia térmica (calor)
em trabalho mecânico, seguindo os
princípios da termodinâmica.
A seguir, vamos conhecer um pouco
mais sobre o funcionamento das
máquinas térmicas.

3. Foco no conteúdo
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Toda máquina térmica opera entre
uma fonte quente, da qual recebe
calor, e uma fonte fria, para a qual
libera calor. A diferença de
temperatura entre essas fontes é
essencial para o funcionamento da
máquina, para realizar o trabalho
mecânico a partir da energia térmica.
Esse trabalho pode ser usado para
gerar eletricidade, movimentar
veículos, entre outras aplicações. Continua...
Máquinas térmicas

4. Foco no conteúdo
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As máquinas térmicas têm algumas características em comum:
Fonte de calor: É a fonte de energia térmica que alimenta a máquina.
Pode ser a combustão feita a partir de um combustível fóssil.
Substância de trabalho: É o material que sofre as mudanças de estado
e de temperatura durante o funcionamento da máquina. Pode ser o
vapor d'água, o ar, um gás ou um líquido.
Ciclo termodinâmico: É o conjunto de transformações que a
substância de trabalho sofre durante o funcionamento da máquina.
Rendimento: É a relação entre a quantidade de trabalho produzido pela
máquina e a quantidade de calor fornecida pela fonte de calor.

5. Foco no conteúdo
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Os motores de combustão
externa são um tipo de
máquinas térmicas.
Eles funcionam em ciclos
termodinâmicos, nos quais um
fluido é aquecido, expande
(geralmente gás e/ou vapor
d’água), realiza trabalho
mecânico, e pode ser resfriado e
comprimido para reiniciar o ciclo.
Motores de combustão externa
Continua...

6. Foco no conteúdo
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O vapor gerado em uma máquina térmica pode fazer dois caminhos:
● Para a atmosfera: o vapor é
liberado na atmosfera, e não é
reutilizado para outro ciclo do
motor a vapor;
● Uso no condensador: os motores a
vapor liberam vapor dentro dos
condensadores, onde ele é
condensado, enviado novamente
para a caldeira e reutilizado na
máquina térmica.

7. Foco no conteúdo
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Motores de combustão Interna
Continua...
Os carros, as motocicletas, e os outros
veículos que utilizam motores de
combustão interna, são máquinas
térmicas que convertem a energia
liberada pela queima de combustíveis
(gasolina, diesel etc.) em movimento
mecânico. Nestes motores, a queima
ocorre na câmara de combustão, onde
também fica o pistão. Funcionamento de um
motor de combustão
interna.

8. Foco no conteúdo
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Algumas usinas termelétricas geram eletricidade utilizando máquinas
térmicas para acionar geradores. Nelas, um fluido é aquecido para gerar
vapor, que impulsiona as turbinas conectadas aos geradores.
Continua...
Usinas termelétricas

9. Foco no conteúdo
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Os sistemas de aquecimento em
residências, frequentemente,
usam máquinas térmicas, como,
por exemplo, caldeiras, para
fornecer calor para chuveiros e
torneiras com água quente.

10. 2024_AF_B1_V1
Aplicando
Para sistematizar os conhecimentos obtidos nessa aula, vamos voltar à
questão inicial: O que é uma máquina térmica? Explique.
Registre a resposta em seu caderno. Depois, vamos socializar com a
turma. Fique atento para corrigir ou complementar a sua resposta.
Técnica: Todo
mundo escreve.
5 MINUTOS
Escreva

11. Para começar
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As máquinas térmicas
desempenham um papel
fundamental em várias
atividades do dia a dia, como
promover conforto e
mobilidade, por exemplo, o uso
de carros, trens a vapor,
eletricidade, entre outras.
A seguir, vamos conhecer um pouco mais sobre o uso das máquinas
térmicas no cotidiano.

12. Foco no conteúdo
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Como visto na aula anterior, as
máquinas térmicas são
dispositivos que convertem
energia térmica em trabalho.
Elas estão presentes em nosso
dia a dia em diversas
aplicações do cotidiano.
Continua...
A utilização das máquinas térmicas no cotidiano

13. Foco no conteúdo
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A maioria dos veículos utiliza
motores a combustão interna,
que são máquinas térmicas.
Eles convertem a energia
proveniente da queima de
combustíveis (como gasolina,
etanol ou diesel) em trabalho
mecânico para impulsionar o
veículo.
Motores a combustão interna
Funcionamento de um motor a
combustão interna.
Continua...

14. 2024_AF_B1_V1
Na prática
Agora, com base em seus conhecimentos obtidos até aqui, vire e
converse com seu/sua colega e responda à seguinte questão:
1. Como os motores de combustão interna conseguem gerar trabalho
mecânico?
Virem e conversem
5 MINUTOS
Escreva
Registre em seu caderno. Em seguida, socialize sua resposta com a
turma. Fique atento/a para corrigir ou complementar sua resposta.

15. 2024_AF_B1_V1
Na prática
Os motores de combustão interna convertem a energia proveniente
da queima de combustíveis (como gasolina, etanol ou diesel) em
trabalho mecânico para impulsionar o veículo.
Correção
1. Como os motores de combustão interna conseguem gerar trabalho
mecânico?

16. Foco no conteúdo
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Muitas usinas de energia
elétrica operam com base em
máquinas térmicas, como
turbinas a vapor. Nessas
usinas, a queima de
combustíveis fósseis ou o
uso de outras fontes de calor
são empregados para
aquecer água, gerar vapor e
acionar turbinas, que, por
sua vez, geram eletricidade.
Usinas Termoelétricas
Continua...

17. Foco no conteúdo
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Os refrigeradores e ares-condicionados são máquinas térmicas que
convertem a energia térmica do interior de um ambiente em trabalho
mecânico para resfriar o ambiente. Elas são utilizadas em
residências, comércios e indústrias para manter os ambientes
frescos.
Refrigeradores e ares-condicionados

18. Foco no conteúdo
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Máquinas a vapor
As máquinas a vapor são
máquinas térmicas que
convertem a energia térmica
do vapor de água em trabalho
mecânico. Elas foram
utilizadas por muitos anos
para impulsionar locomotivas,
navios e máquinas industriais.
Continua...

19. 2024_AF_B1_V1
Aplicando
Para sistematizar os conhecimentos obtidos nesta aula, explique: como
as máquinas térmicas são empregadas em usinas de geração de
energia elétrica a partir da queima de combustíveis fósseis?
Registre em seu caderno. Depois, vamos socializar com a turma. Fique
atento/a para corrigir ou complementar sua resposta.
5 MINUTOS
Escreva Virem e conversem