Máquinas Térmicas

Máquinas Térmicas

As máquinas térmicas tem a função de transformar calor ou energia térmica em trabalho mecânico. Elas utilizam duas fontes de temperatura distintas, uma fonte de temperatura mais alta e outra com a temperatura mais baixa. A substância de trabalho, geralmente gás ou vapor em expansão térmica, transfere essa energia através de sua expansão no interior da máquina térmica acionando o sistema mecânico, pistão, rotor ou outro, e realizando trabalho. Durante essa expansão, a substância de trabalho perde calor para o meio.

O trabalho pode ser definido a partir das trocas de calor:

onde e são respectivamente o calor cedido da fonte quente e o calor recebido pela fonte fria.

As máquinas térmicas se diferenciam das outras pois elas realizam o Ciclo de Carnot.

O Ciclo de Carnot:

Partindo de A, o gás realiza uma expansão isotérmica AB, recebendo calor de Q1 ( fonte quente). A seguir, ocorre a expansão adiabática BC, durante a qual não há troca de calor. A compressão isotérmica CD se verifica à temperatura T2 da fonte fria, e nesta etapa o gás “rejeita” a quantidade Q2 que não foi transformada em trabalho. A compressão adiabática DA se completa sem a troca de calor.

Concluímos que: Q1/T1 = Q2/T2
O rendimento é descrito como: n = 1-(Q2/Q1)
Então para o Ciclo de Carnot temos que o rendimento é função exclusiva das temperaturas absolutas das fontes quentes e fria.
Exemplos de Máquinas Térmicas Atuais

Motor a Gasolina

Os quatro tempos de um motor a gasolina. (A) Aspiração; (B) compressão; (C) explosão; (D) exaustão. Cada cilindro deve passar por êsse ciclo de quatro tempos: aspiração, compressão, explosão, exaustão. Observe que há um tempo de explosão para duas revoluções de um motor de um só cilindro. Para a manutenção do movimento, a roda deve ser pesada. Um motor de quatro cilindros tem dois tempos de explosão para cada revolução; um motor de oito