FÍSICA
Máquinas térmicas
Máquina térmica é qualquer dispositivo que realiza trabalho a partir do calor.
A principal utilidade desse dispositivo era retirar a água acumulada nas minas de carvão.
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Ciclo de Carnot
O Ciclo de Carnot é um ciclo particular de transformações termodinâmicas de um gás ideal.
É composto por duas transformações isotérmicas e duas transformações adiabáticas.
ETAPAS
O gás sofre uma transformação isotérmica. Se expande e absorve a quantidade de calor Q1 de uma fonte quente à temperatura T1.
Motores de combustão, os termelétricos, os termonucleares, etc
Após a transformação isotérmica, o gás sofre uma transformação adiabática (sem trocas de calor com o meio). Como se expande adiabaticamente, sua temperatura cai para um valor T2.
EXEMPLOS
Em seguida, o gás sofre uma compressão isotérmica e libera uma quantidade de calor Q2 para a fonte fria à temperatura T2.
Finalmente, retorna a condição inicial após sofrer uma compressão adiabática.
COMO FUNCIONA
Elas funcionam em ciclos e utilizam duas fontes de temperaturas diferentes:
Uma fonte quente que é de onde recebem calor
E uma fonte fria que é para onde o calor que foi rejeitado é direcionado.
A grande importância do ciclo de Carnot se deve ao teorema a seguir:
''Nenhuma máquina térmica que opere entre duas dadas fontes, às temperaturas T1 e T2, podem ter maior rendimento que uma máquina de Carnot operando entre estas mesmas fontes.''
- Todo processo tem perda porque seu rendimento sempre é inferior a 100%.
Fórmula
η: rendimento
QA: calor fornecido por aquecimento
QB: calor não transformado em trabalho
Entropia
A entropia é uma grandeza termodinâmica associada à irreversibilidade dos estados de um sistema físico.
Definição matemática de Entropia
Podemos entender o conceito de entropia sendo um sistema formado por duas porções de um mesmo gás
Rendimento
Entretanto, com o passar do tempo, as partes desse gás tenderão ao equilíbrio térmico.
É uma importante variável para o estudo de sistemas não conservativos, isto é, que apresentam perdas de energia, como nos casos não ideais do nosso dia a dia.
porem diferentes temperaturas, é possível extrair alguma quantidade de trabalho dele movendo algum pistão ou manivela, por exemplo.
Todas as máquinas e aparelhos que conhecemos são sistemas incapazes de aproveitar toda a potência fornecida a eles.
Assim, “desperdiçam” parte da potência em outras formas de energia menos úteis, como calor, vibração e ruídos.
Sem diferença de temperatura, não será possível extrair qualquer trabalho útil dele.
η – rendimento
PU – potência útil (W)
PT – potência total (W)
O rendimento das máquinas térmicas mede sua eficiência energética, ou seja, a porcentagem de energia que essas máquinas são capazes de aproveitar para realizar trabalho útil (τ).
O rendimento das máquinas baseado no ciclo de Carnot pode ser calculado a partir da fórmula a seguir:
muito bom!!!prof.patricia