As máquinas térmicas obtiveram destaque no século 18, quando James Watt, em 1763, criou uma máquina que possuía maior eficiência do que as que eram até então conhecidas. Elas passaram a ser utilizadas na indústria em larga escala, o que foi de enorme contribuição para a Revolução Industrial. Foi em 1804 que as máquinas a vapor passaram a ser utilizadas para locomoção. A loco- motiva a vapor foi construída por Richard Trevithick. De- pois da locomotiva, vieram os carros. O primeiro carro foi produzido em 1885, pelo Engenheiro Alemão Karl Benz, e possuía motor a gasolina. Os veículos que circulam nas ruas operam de acordo com os ciclos termodinâmicos de Stirling e de Otto. O ciclo de Carnot é entre todos os ciclos o que oferece melhor rendimento. Os ciclos citados são mostrados nos diagramas pressão X volume abaixo.
Respostas
Resposta:
sim.
Explicação:
Máquina térmica, em termodinâmica, é aquela integrada num sistema que realiza a conversão de calor (energia térmica) em trabalho mecânico. Isto se dá quando uma fonte de calor leva uma substância de trabalho de um estado de baixa temperatura para um estado de temperatura mais alta. A substância de trabalho (normalmente 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.[1]
O trabalho pode ser definido a partir das trocas de calor:
{\displaystyle \ W_{t}=Q_{1}-Q_{2}}\ W_{t}=Q_{1}-Q_{2} (1)
onde {\displaystyle Q_{1}}Q_1 e {\displaystyle Q_{2}}Q_2 são respectivamente o calor cedido da fonte quente e o calor recebido pela fonte fria.
Apesar de sua limitação de eficiência, têm uma grande vantagem que são várias formas de energia que podem ser transformadas em calor como reações exotérmicas (como combustão), absorção de luz de partículas energéticas, fricção, dissipação e resistência. Como a fonte de calor que abastece a energia térmica da máquina pode ser gerada virtualmente por qualquer tipo de energia, estas são extremamente versáteis e como enorme gama de aplicação.
Visão geral
Diagrama da Máquina Térmica
Em termodinâmica, máquinas térmicas são usualmente projetadas utilizando um modelo padrão, como o Ciclo Otto. O modelo teórico pode ser refinado e ampliado com dados reais de um motor em funcionamento, usando ferramentas como um diagrama indicador. Desde que o modelo padrão foi criado, poucas mudanças foram implementadas, podendo-se dizer que um ciclo termodinâmico é um caso ideal de um motor mecânico. Em termos gerais, quanto maior for a diferença na temperatura entre a fonte de calor e o dissipador frio, maior é a eficiência térmica potencial do ciclo. A temperatura baixa da máquina térmica está limitada a temperatura do ambiente, ou seja, não muito inferior a 300 Kelvin. Por isso a maioria dos esforços para melhorar as eficiências termodinâmicas das máquinas térmicas tem como foco o aumento da temperatura de origem, dentro dos limites dos materiais. A eficiência teórica máxima de uma máquina térmica é igual à diferença de temperatura entre as extremidades quentes e frias, dividida pela temperatura na extremidade quente, todas expressas em graus Kelvin, ou a temperatura absoluta.[2]
Potência
Máquinas térmicas podem ser caracterizadas pela sua potência específica, que é normalmente dada em quilowatts (kW) ou em cavalo-vapor (cv). Essa característica oferece uma aproximação da saída de pico de potência de um motor. Isto não deve ser confundido com a eficiência de combustível, uma vez que a eficiência é elevada, muitas vezes requer uma relação de ar-combustível pobre, e, portanto, menor quantidade de potência.[3]