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Máquinas térmicas - Coggle Diagram
Máquinas térmicas
Como funcionam?
Todas as máquinas térmicas operam de acordo com um ciclo termodinâmico, isto é, sequências de estados termodinâmicos que se repetem. Esses ciclos apresentam diferentes estados de volume, pressão e temperatura, que são geralmente representados por gráficos de pressão em função do volume.
Ciclo no sentido horário
Se o sentido do ciclo for horário, o ciclo é o de uma máquina térmica, a qual absorve calor e produze trabalho.
Ciclo no sentido anti-horário
No caso em que o sentido de um ciclo é anti-horário, ele precisa receber trabalho mecânico e liberar calor, como no caso dos motores de refrigerador.
Rendimento das máquinas térmicas
O rendimento de qualquer máquina térmica pode ser calculado como a razão do trabalho mecânico que ela produz pela quantidade de calor que ela absorve de alguma fonte quente
O trabalho mecânico, por sua vez, é determinado pela diferença entre as quantidades de calor “quente” e “frio”
Teorema de Carnot
O teorema de Carnot, enunciado no ano de 1824, estabelece que mesmo a máquina térmica ideal, que não dissipe nenhuma quantidade de energia em razão do atrito entre suas partes móveis, apresenta um limite de rendimento máximo, que depende da razão entre as temperaturas de sua fonte quente e fria.
Além disso, para que o seu rendimento fosse de 100%, seria necessário que a TF fosse nula, ou seja, 0 K, a temperatura do zero absoluto. Entretanto, de acordo com a 3ª Lei da Termodinâmica, tal temperatura é inatingível.
O que é?
Máquinas térmicas são dispositivos capazes de transformar energia térmica em trabalho mecânico. Toda máquina térmica necessita de uma fonte de calor e de uma substância de trabalho capaz de ter o seu volume modificado e, consequentemente, movimentar algum mecanismo, como válvulas ou pistões.
primeira lei da Termodinâmica,
De acordo com a primeira lei da Termodinâmica, as máquinas térmicas precisam receber certa quantidade de calor para funcionar. No entanto, apenas uma pequena fração dessa quantidade de calor, que é uma forma de energia, pode ser convertida em trabalho útil.
Ciclo de Carnot
4 Etapas:
I – Expansão isotérmica: Nessa etapa, a substância de trabalho expande-se mantendo sua temperatura constante, realiza trabalho e recebe calor da fonte quente.
II – Expansão adiabática: Nessa etapa, a substância de trabalho expande-se um pouco e realiza trabalho sem receber calor.
III – Contração isotérmica: Nessa etapa, o volume do gás diminui, sua pressão aumenta e sua temperatura permanece constante, além disso, o gás perde calor para a fonte fria. Nessa etapa, realiza-se trabalho sobre o gás.
IV – Contração adiabática: O gás tem um rápido aumento de pressão e pouca diminuição de volume, mas não troca calor durante o processo.