Máquinas Térmicas

Resumo
2° Semestre/2013
MÁQUINAS TÉRMICAS

Ciclo de Carnot (Fonte: http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=577&ordem=1)
Sadi Carnot (1796 - 1832) foi um engenheiro francês que, em 1824, inventou um engenho teórico a que deu o nome de máquina de Carnot. Em 1824, o cientista Carnot idealizou uma máquina térmica que proporcionaria um rendimento máximo. Suponhamos que a máquina funciona com um gás ideal, que está contido num cilindro onde numa das suas extremidades se encontra um pistão (êmbolo móvel). Tanto o cilindro como o pistão não são condutores térmicos. A máquina imaginada funcionaria segundo um ciclo de Carnot, que consiste na alternância de duas transformações isotérmicas com duas adiabáticas (não ocorre transferência de energia sob a forma de calor), tal como mostra a figura 1.

Figura 1 - Diagrama PV (pressão em função do Figura 2 - Esquema do engenho de Carnot, durante volume) do ciclo de Carnot. as várias etapas do ciclo.

O ciclo de Carnot é um ciclo ideal, que trabalha entre duas temperaturas, Tf e Tq, e onde a segunda é superior à primeira. Pela observação da figura 1, constata-se que o ciclo funciona em quatro etapas, representadas na figura 2:
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Processo de A para B: corresponde a uma expansão isotérmica à temperatura Tq. O gás é posto em contacto térmico, através da base do cilindro, com uma fonte de energia sob a forma de calor à temperatura Tq. Durante a expansão do volume VA para o volume VB, o gás recebe energia, |Qq|, e realiza trabalho, WAB, para empurrar o pistão, aumentando, desta forma, o volume dentro do cilindro. Processo de B para C: a base do cilindro é substituída por uma parede não condutora e o gás expande de forma adiabática, isto é, não entra nem sai do sistema energia sob a forma de calor.
Durante a expansão, a temperatura do gás diminui de Tq para Tf e o gás realiza trabalho, WBC, ao empurrar o pistão.

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Processo de C para D: o gás é posto em contacto térmico, através da base do