MÁQUINAS TÉRMICAS – A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

MÁQUINAS TÉRMICAS – A SEGUNDA LEI  DA TERMODINÂMICA

            O que é uma máquina térmica: Os cientistas conseguiram estabelecer definitivamente que p calor é uma forma de energia. Entretanto, sabia-se, desde a Antiguidade, que o calor podia ser usado para produzir vapor e este era capaz de realizar um trabalho mecânico, Esta ideia foi usada pelo inventor grego Heron, que no século I d.C. construiu o dispositivo a vapor formado pelo aquecimento da água, ao escapar pelos orifícios , colocava em rotação um esfera de metal.

            Em linguagem moderna, dizemos que este aparelho de Heron  é uma máquina térmica, isto é , uma dispositivo que transforma calor em trabalho mecânico, Entretanto,a máquina de Heron não foi usada com objetivo prático, para produzir grandes quantidades de energia mecânica, Somente no século XVIII vieram a ser construídas as primeiras máquinas térmicas capazes de realizar trabalho em escala industrial.

A  MÁQUINA DE WATT

            As primeiras máquinas térmicas, inventadas no século XVIII, além de bastante precárias, apresentavam rendimentos muito baixo, isto é , consumiam grande quantidade de combustível para produzir um trabalho relativamente pequeno.

            Por volta de 1770, o inventor escocês James Watt apresentou um novo modelo de máquina térmica que veio substituir, com enormes vantagens, as máquinas existentes. O vapor formado na caldeira a alta pressão penetra no cilindro através da válvula A, que está aberta ( neste momento ,a válvula B está fechada). O pistom é , então empurrado pelo vapor, colocado em rotação uma roda a ele acoplada. Quando o pistom se aproxima da extremidade do cilindro, a válvula A é fechada e B é aberta, permitindo o escapamento do vapor para o condensador, o qual PE continuamente resfriado por um jato de água fria, Assim , o vapor se condensa, ocasionando um queda de pressão no interior do cilindro, fazendo com que o pistom retorne à sua posição inicial. A válvula B é , então fechada , enquanto A é aberta, permitindo nova admissão de vapor no cilindro ,repetindo-se o ciclo. Desta maneira, a roda acoplada ao pistom se manterá continuamente em rotação.

            A máquina de Watt foi inicialmente empregada para movimentar moinhos e acionar as bombas que retiravam água de minas subterrâneas e, posteriormente, nas locomotivas e barcos a vapor. Além disso, a máquina a vapor passou a ser amplamente usada nas fábricas para acionar os mais diversos dispositivos industriais, dando origem a um grande surto de desenvolvimento nesta área, sendo, por isso, considerada como um dos fatores que provocaram a chamada Revolução Industrial no século passado.

1ª LEI DA TERMODINÂMICA ( CONSERVAÇÃO DA ENERGIA)

1ª LEI DA TERMODINÂMICA ( CONSERVAÇÃO DA ENERGIA)

            Quando uma quantidade de calor Q é absorvida ( Q positivo) ou  cedida ( Q negativo) por um sistema e um trabalho T é realizado por este sistema ( T positivo ) ou sobre ele ( T negativo), a variação da energia interna, ΔU, do sistema é dada por

                                               ΔU= Q - T

CALOR ESPECÍFICO E TEMPERATURA AMBIENTE

Calor específico e temperatura ambiente

                Quanto maior o calor específico de uma substância, menos ela se aquece ao receber certa quantidade de calor. A água é uma das substâncias que apresentação calor específico de valor mais elevado. Por essa razão, certa massa de água ( logo, rio, piscina etc.),ao receber calor do Sol, sofre  pequenas variações em sua temperatura, em comparação com outros objetos situados em sua vizinhança. Ainda pelo mesmo motivo, quando a Sol se põe, isto é, quando a água e os outros objetos liberam calor para o ambiente , o resfriamento da água é muito mais lento que o daqueles objetos, assim, é fácil entender por que é tão agradável mergulhado na água num dia muito quente.

                Por outro lado, como a areia tem um calor específico muito pequeno, ela se aquece e se resfria com facilidade. Por isso, nos desertos, embora os dias sejam excessivamente quentes, as noites costumam apresentar temperaturas muito baixas.

Fonte: Luiz,Antônio Máximo Ribeiro da,Beatriz Alvarenga Álvares, Física 1 vol 2- São Paulo;Scpione,2006

AS CORRENTES DE CONVECÇÃO

As correntes de convecção

                Atmosferas, ao se moveram para cima ( ar mais quentes),costumam ser aproveitadas por alguns pássaros,aviões planadores(sem motor) e asas-deltas para ganharem altura, planando em seguida (perdendo altitude), até encontrarem outra corrente de convecção ascendente. Desta maneira, estes dispositivos conseguem percorrer enormes distancias m sem consumo de combustível próprio.

Conde Rumford( 1753 – 1814)

Conde Rumford( 1753 – 1814)

                Engenheiro americano que ,sendo leal à coroa britânica durante a revolução de Independência Americana, viu obrigado a se exilar na Inglaterra, onde trabalhou como alto funcionário do governo. Após se sagrado cavalheiro pelo Rei George III, recebeu permissão para trabalhar em uma fábrica de armas Munique. Nessa ocasião , ele iniciou estudos que o levara a questionar a teoria do calórico, lançando as bases da moderna teoria do calor como uma forma de energia.