Máquina é um dispositivo que utiliza energia e trabalho para atingir um objetivo predeterminado. Na Física, é todo e qualquer dispositivo que muda o sentido ou a intensidade de uma força com a utilização do trabalho.
Qual a importância das máquinas?
As máquinas podem substituir e ainda agilizar trabalhos que antes eram manuais, trabalhos que antes eram afetados pelo cansaço e movimentos repetitivos do colaborador.
Qual a importância das máquinas nas indústrias?
O equipamentos são importantes porque eles agilizam o processo de produção, garantem mais qualidade ao que é produzido, tornam o dia a dia de trabalho mais seguro, realizam atividades impossível ao homem dentre diversos outros benefícios.
Qual o conceito de máquinas?
1 Aparelho destinado a produzir, dirigir ou transformar uma forma de energia em outra, ou aproveitar essa mesma energia para a produção de determinado efeito. 2 Qualquer equipamento empregado com um fim específico e cuja ação mecânica é capaz de substituir o trabalho humano.
Qual foi a importância das máquinas para o desenvolvimento dos meios de transporte?
As máquinas térmicas são dispositivos capazes de converter energia térmica em energia mecânica, sendo utilizadas principalmente como meios de transporte e nas indústrias. … Posteriormente, por volta de 1712, essa máquina de Savery foi aperfeiçoada por Thomas Newcomen e passou a ser utilizada também para elevar cargas.
Como funcionam as máquinas?
As máquinas devem realizar trabalho mecânico como elevar, movimentar ou misturar e seu funcionamento depende de um combustível, ou fonte de energia, logo elas transformam algum tipo de energia em energia mecânica.
Qual a importância das máquinas no nosso Dia-a-dia?
As máquinas simples são dispositivos que representaram um avanço para a humanidade e para a otimização do trabalho, como a tesoura, o martelo, o abridor de latas, a vassoura e até mesmo a gangorra, que fez parte da nossa infância.
Qual a importância do maquinário na indústria de alimentos?
Além da grande variedade para diversas funções, o maquinário para a indústria alimentícia permite que o processo de desenvolvimento seja otimizado, elevando os seus resultados de forma exponencial.
O que são máquinas de exemplos?
Na Física, o termo máquinas simples é reservado a pequenos objetos ou instrumentos que facilitam a execução de diferentes afazeres do dia-a-dia. Um martelo, uma tesoura, uma alavanca, uma roldana, um plano inclinado são exemplos de máquinas simples.
Qual a definição de máquinas e equipamentos?
A idéia inicial de máquina é objeto que após iniciação faz um ou mais processo automático ou semi-automático. Equipamentos não necessariamente precisam ser automatizados e/ou necessita de energia para funcionar, tornando a maior parte de sua utilização manual.
Qual a importância das máquinas na agricultura?
Com o uso das máquinas foi possível uma ampliação da produtividade e também uma melhoria dos processos que, antigamente, necessitavam da força humana, ou até mesmo dos animais para arar a terra, por exemplo.
Qual foi a importância das máquinas térmicas para o desenvolvimento industrial?
A vantagem fundamental das máquinas térmicas para a Revolução Industrial foi que elas permitiram aumentar a produção em uma escala nunca vista antes, isso permitiu que mais mercadorias fossem produzidas e a um custo menor.
Como é o funcionamento das máquinas térmicas?
As máquinas térmicas são máquinas capazes de converter calor em trabalho. … Elas funcionam em ciclos e utilizam duas fontes de temperaturas diferentes, uma fonte quente que é de onde recebem calor e uma fonte fria que é para onde o calor que foi rejeitado é direcionado.
Como funcionam as máquinas térmicas?
Máquinas térmicas são dispositivos que conseguem converter parcialmente a energia térmica, na forma de calor, em trabalho mecânico. Toda máquina térmica necessita de uma substância de trabalho, à qual a máquina transfere parte do calor absorvido por uma fonte quente, fazendo-a aquecer e esfriar de forma cíclica.
Máquinas teŕmicas são dispositivos que transformam a energia térmica em trabalho mecânico. Cada tipo de máquina possui suas características. Porém, todas elas necessitam de uma fonte de calor e uma uma substância que pode variar o volume. Nesse post você verá o que são, como funcionam, o rendimento e muito mais. Publicidade Máquinas térmicas são dispositivos que convertem energia. Em específico esses aparelhos convertem o
calor em energia mecânica. Para isso, elas devem operar em ciclos e os seus parâmetros devem retornar aos estados iniciais ao fim de cada ciclo. O que são as máquinas térmicas
Relacionadas
Além disso, é importante ressaltar que nenhuma máquina térmica é perfeita. Isto é, nenhuma delas terá o rendimento igual a 100%. Isso acontece porque parte da energia térmica é dissipada em outras formas de energia. Ou seja, nem todo calor é convertido em trabalho.
Como funcionam as máquinas térmicas
Para que um dispositivo desses funcione existem alguns elementos necessários. Por exemplo, é preciso que haja uma fonte quente e uma substância de trabalho. Geralmente, essas substâncias costumam ser um gás ou um vapor que estão em expansão térmica.
Dessa maneira, o calor da fonte quente atua sobre o gás, o qual converte essa energia térmica em trabalho mecânico. Contudo, parte do calor é dissipada, geralmente essa parte é chamada de fonte fria.
Quanto maior for a diferença da fonte quente para a fonte fria, maior será o rendimento da máquina. Porém, a temperatura da fonte fria fica limitada à temperatura ambiente. Por conta disso, boa parte dos esforços para melhorar o rendimento das máquinas termodinâmicas está em aumentar a temperatura da fonte quente, dentro dos limites dos materiais.
Publicidade
O rendimento
O rendimento da máquina térmica nunca será 100%. Isso acontece por diversos motivos. Um deles está no fato que parte da energia é perdida para o ambiente. Além disso, esse fato está presente em um dos enunciados da segunda lei da Termodinâmica. Ou seja:
Não é possível que qualquer sistema, a certa temperatura, absorva calor de uma fonte e transforme-o integralmente em trabalho mecânico, sem que ocorram modificações nesse sistema ou em suas vizinhanças.
Esse é o enunciado de Kelvin. Dessa maneira, para calcular o rendimento de uma máquina térmica é possível usar a seguinte relação:
Publicidade
Em que:
- η: rendimento
- Qf: calor na fonte fria (J)
- Qq: calor na fonte quente(J)
É importante ressaltar que o rendimento é uma grandeza adimensional. Ou seja, não possui unidade e medida. Dessa forma, ele sempre estará entre 0 e 1. Esse valor é referente à porcentagem de energia aproveitada pela máquina em questão.
Ciclo de Carnot
O ciclo de Carnot é um ciclo termodinâmico ideal. Ou seja, é uma aproximação teórica cuja máquina possui rendimento total. Nesse caso, uma máquina de Carnot, funciona com duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas. Ou seja, uma expansão adiabática, uma expansão isotérmica, uma compressão adiabática e uma compressão isotérmica.
Note que, neste caso, as condições finais e iniciais do ciclo termodinâmico são as mesmas. Isso significa que não há dissipação de energia no ciclo de Carnot.
Publicidade
Exemplos de máquinas térmicas
Esses dispositivos foram fundamentais para a consolidação do estilo de vida do ser humano moderno. Por isso, os exemplos desse tipo de máquina no cotidiano são vários. Veja cinco deles:
- Motor a vapor: também são chamados de motor de combustão externa. Eles funcionam a partir da expansão de um gás colocado fora do motor. Por exemplo, o motor stirling.
- Motor de combustão interna: costumam alimentar automóveis e motocicletas. Eles usam os gases provenientes da combustão de um fluido inflamável para movimentar o eixo do motor.
- Refrigerador: o processo de refrigeração é um ciclo térmico. O gás passa por um processo de expansão e compressão dentro do sistema da geladeira.
- Turbina: a turbina pode transformar vários tipos de energia em energia elétrica. Isso pode ser feito por meio da expansão de um gás, por exemplo.
- Usinas nucleares: o calor gerado no processo de produção da energia nuclear é convertido em energia elétrica por meio de um ciclo termodinâmico
Como foi possível ver, as máquinas térmicas estão presentes em várias ocasiões da vida do ser humano moderno. Você consegue elencar mais algum exemplo presente em seu contexto social?
A importância das máquinas térmicas
Boa parte da importância desses dispositivos está no papel que eles desempenharam no desenvolvimento da sociedade contemporânea. Dessa forma, as máquinas a vapor foram um dos aparelhos que possibilitaram o acontecimento da Revolução Industrial. Esse fato mudou o mundo e a vida do ser humano de maneira radical.
Vantagens e desvantagens das máquinas térmicas
Assim como diversos aparelhos, as máquinas térmicas também têm vantagens e desvantagens. Por isso, confira cinco prós e cinco contras desse objeto fundamental para a vida contemporânea.
Vantagens
- Aumento da produção;
- Revolução nos meios de transporte;
- Conservação de alimentos;
- Climatização de ambientes;
- Produção de energia elétrica.
Desvantagens
- Diminuição da oferta de emprego;
- Aumento da busca por mão de obra barata;
- Poluição;
- Uso de fontes energéticas não-renováveis;
- Produção de resíduos nucleares.
Como é possível notar, esses dispositivos tiveram papel importante na consolidação do sistema econômico capitalista. Por isso, suas vantagens e desvantagens devem ser ponderadas a ponto de decidir o que é melhor para a vida contemporânea.
Vídeos sobre máquinas térmicas
Conhecer os aspectos teóricos e experimentais das máquinas é importante para a compreensão de um aparelho que ajudou a mudar o estilo de vida do ser humano. Por isso, nos vídeos selecionados você poderá aprofundar seus conhecimentos nesses dois aspectos. Confira!
Teoria sobre máquinas térmicas
O professor Marcelo Boaro explica os aspectos teóricos das máquinas térmicas. Para isso, o docente define o que é um motor térmico e um ciclo termodinâmico. Ao longo do vídeo, Boaro explica matematicamente do que se trata cada aspecto desse dispositivo. No final da aula, o professor resolve um exercício de aplicação.
Experimento sobre a segunda lei da Termodinâmica
O motor a vapor foi um dos motivos para que a Revolução Industrial acontecesse. Além disso, ele também auxiliou na consolidação da segunda lei da Termodinâmica. Por isso, os professores Cláudio Furukawa e Gil Marques realizam um experimento sobre esse tema. O aparato usado é comercial. Ou seja, foi comprado pronto e não é simples de ser reproduzido igualmente no vídeo.
Como fazer motor Stirling
Um bom exemplo de motor a vapor é o motor Stirling. Ele consiste em uma câmara com vapor que movimenta um eixo. Existem diversos modelos comerciais desse motor. Porém, não costumam ser de fácil acesso. Por isso, o canal Manual do Mundo, ensina como montar um motor a vapor usando materiais de baixo custo. Isso faz com que esse experimento possa ser reproduzido em feiras de Ciências.
As máquinas térmicas são dispositivos muito importantes para a história humana. Afinal, com seu desenvolvimento e compreensão foi possível que ocorresse uma Revolução Industrial. Além disso, o estudo desses aparelhos levou a um novo conceito físico que é a segunda lei da Termodinâmica.
Referências
Física
1II: Termodinâmica e ondas (2016) – Hugh D. Young et al.
Física: Volume 2 (2008) – David Halliday et al.
Curso de Física Básica: Volume 2 (2014) – Herch Moysés Nussenzveig.
Por Hugo Shigueo Tanaka
Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).
Como referenciar este conteúdo
Tanaka, Hugo Shigueo. Máquinas térmicas. Todo Estudo. Disponível em: //www.todoestudo.com.br/fisica/maquinas-termicas. Acesso em: 29 de October de 2022.
1. [Cefet-PR]
O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma:”É impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho.”Por extensão, esse princípio nos leva a concluir que:
a) sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%;
b) qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;
c) calor e trabalho não são grandezas homogêneas;
d) qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor para uma fonte fria;
e) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a uma certa máquina térmica converter integralmente calor em trabalho.
Alternativa correta: D
Uma máquina térmica recebe calor de uma fonte quente, converte uma parte desse calor em trabalho e rejeita outra parte para uma fonte fria. O calor nunca é convertido completamente em trabalho.
2. [Enem]
No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia química em energia mecânica acontece:
a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor
b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo
c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho
d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás
e) na carburação, com a difusão do combustível no ar
Alternativa correta: A
A energia obtida pelos motores de combustão interna vem da queima de combustíveis fósseis. Junto à combustão, há uma grande expansão do volume de gás no interior dos pistões, gerando movimento.