Saiba mais sobre Máquinas Térmicas e aprenda da melhor forma possível para o Enem e vestibulares: se divertindo!
Máquinas Térmicas é um assunto que costuma sempre aparecer nos vestibulares. Por esse motivo, fizemos essa lista especialmente pra você que quer ver como esse assunto costuma aparecer no dia a dia.
Ai meu Deus, Máquinas Térmicas…
1. Motor
Quando pensamos num motor à combustão sempre lembramos de automóveis, geralmente pensamos nessa imagem abaixo:
4 tempos de um motor à combustão
Um motor a combustão funciona com 4 etapas (ou 4 tempos): na primeira etapa, uma mistura de ar e combustível entra no cilindro. Na segunda etapa, o pistão sobe e comprime tão rápido a substância, que pode ser considerada uma transformação adiabática. Na terceira etapa, uma faísca faz com que o gás entre em combustão, aumente seu volume e empurre o pistão para baixo, dando continuidade ao movimento do sistema (também pode ser considerada uma transformação adiabática). Na quarta etapa, o pistão, por inércia, se movimenta e expulsa os gases num processo isobárico, pois ele não comprime os gases, apenas os empurra para fora.
Não é à combustão, mas é um belo motor
2. Geladeira
A geladeira é uma das máquinas que revolucionaram a vida do homem. Entretanto, pouco pensamos sobre seu ciclo de refrigeração. Quanta física há no processo de resfriar a comida? A geladeira pode ser caracterizada como uma máquina térmica onde estamos interessados no calor dissipado, e não no trabalho realizado. Pode ser estranho pensar assim, mas lembre-se que pela segunda lei da Termodinâmica, o calor não pode fluir de uma fonte fria para uma fonte quente, ou melhor, não num processo espontâneo. Ok, mas e aí?
E aí, meu jovem, é que num processo não espontâneo é necessário a realização de trabalho. E quanto menor for esse trabalho necessário dentro da geladeira, melhor: o motor dela talvez não precise ser tão potente, menos energia elétrica será gasta, etc.
Até o cachorro quer tirar uma casquinha da geladeira
3. Motor Perfeito
Já pensou em criar uma máquina que fizesse você ficar bilionário? Bom, eu já. Ainda podemos ter uma ideia mirabolante e criar uma, mas pode ter certeza de uma coisa: por melhor que seja a sua máquina, o rendimento dela nunca será 100%.
Quem provou isso foi um cara chamado Nicolas Carnot, que usou uma máquina térmica pra comprovar isso. O ciclo de Carnot é um composto de 4 processos: 2 isotérmicos e 2 adiabáticos. O rendimento de uma máquina de Carnot é calculado com a reação n=1-(Tf/Tq), onde Tf é a temperatura da fonte fria e Tq é a temperatura da fonte quente. Analisando a equação, percebemos que para o rendimento ser 100%, Tf deve ser igual a zero. Porém, as temperaturas estão em Kelvin, ou seja, pra seu rendimento ser 100%, sua fonte fria deve estar em 0K. Melhor pensar numa máquina bem útil, como uma geladeira, smartphone, televisão, etc., mas com certeza ela não terá seu rendimento 100%.
Não adianta criar uma máquina maneira e tacar um tijolo nela…
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