Máquinas térmicas – a 2ª lei da termodinâmica

1. Profª: Daniela Fontana Almenara
Disciplina: Física
Turma: 2º Ano do Ensino médio
Governo do Estado de Rondônia
Secretaria de Estado da Educação – SEDUC
E.E.E.F.M. Cel. Aluízio Pinheiro Ferreira
Rolim de Moura – RO

2. • Dispositivo que transforma calor em trabalho mecânico.
• A primeira Máquina Térmica foi inventada por Heron, no século
I d.C. Ele construiu o dispositivo da figura abaixo, onde o vapor
formado pelo aquecimento da água,
ao escapar pelos orifícios mostrados na
figura colocava em rotação uma esfera
de metal.
• Entretanto a máquina de Heron não
foi usado com objetivo prático, para
produzir grandes quantidades de
energia mecânica, isso só veio a
acontecer no século XVIII.

3. • As primeiras máquinas térmicas inventadas no século XVIII, além
de bastante precárias, apresentavam rendimentos muito
baixos, isto é, consumiam grande quantidade de combustível
para produzir um trabalho relativamente pequeno.
• Em 1970 James Watt apresentou um novo modelo de máquina
térmica.

4. • A máquina de Watt foi
inicialmente empregada para
movimentar moinhos e acionar
as bombas que retiravam
água de minas subterrâneas e,
posteriormente, nas
locomotivas e barcos a vapor.
• A máquina a vapor passou a ser amplamente usada nas
fábricas para acionar os mais diversos dispositivos industriais.
• Considerada um dos fatores que provocaram a chamada
Revolução Industrial no século XVIII.

5. • A máquina térmica de Watt deu origem a novos modelos mais
aperfeiçoados, entre eles destaca-se a Locomotiva a Vapor

6. • Os modelos de máquina a
vapor são muito pouco
usados atualmente. Porém a
energia térmica do vapor
continua sendo empregada
em larga escala nas
centrais termelétricas, para
movimentar um outro
modelo de máquina
térmica, denominada
turbina a vapor.

7. • No decorrer do século XX foram inventados vários outros tipos
de máquinas térmicas, destacando-se entre elas os motores de
explosão, as turbinas a vapor, os motores a jato, etc.

8. • Denomina-se rendimento, R, de uma máquina térmica a relação
entre o trabalho, T, que ela realiza em cada ciclo, e o calor, Q,
absorvido, durante o ciclo, da fonte quente.
𝑅 =
𝑇
𝑄1
• Então, o rendimento de uma máquina térmica será tanto maior
quanto maior for o trabalho que ela realiza, para uma
quantidade de calor absorvida.

9. 𝑄1 = 𝑇 + 𝑄2 𝑜𝑢 𝑇 = 𝑄1 − 𝑄2
𝑅1 = 1 −
𝑄2
𝑄1

10. • "É impossível construir uma máquina,
operando em ciclos, tendo como único
efeito retirar calor de uma fonte e
convertê-lo integralmente em trabalho".

11. • Nicolas Leonard Sadi
Carnot evidenciou que
para uma máquina térmica
funcionar era fundamental
a existência de uma
diferença de temperatura.
Ele estabeleceu que:
Na conversão de calor em trabalho de modo contínuo, a
máquina deve operar em ciclos entre duas fontes térmicas,
uma fonte quente e uma fonte fria. Em cada ciclo, a
máquina retira uma quantidade de calor Q1 da fonte quente,
que é parcialmente convertida em trabalho τ, e rejeita para a
fonte fria a quantidade de calor Q2 que não foi convertida.

12. • Realizar as atividades do livro didático,
pág 103, exerc. 40, 42, 43 e 44.