19. O que acontecerá com o rendimento de uma máquina térmica se a temperatura da fonte para a qual o calor é transferido espontaneamente for reduzida? Resposta: Aumenta o rendimento.
A parte de calor que não foi utilizada para a realização de trabalho é cedida para a fonte fria ou é dissipada, portanto, uma máquina térmica nunca rende o máximo. ... Podemos calcular o rendimento de uma máquina térmica se sabemos o quanto de trabalho ela produz (T) e o quanto de calor foi fornecido pela fonte quente (Q).
(08) É impossível obter rendimento de 100% mesmo em uma máquina térmica ideal, pois o calor não pode ser transferido espontaneamente da fonte fria para a fonte quente. (16) Não é possível obtermos 100% de rendimento, mesmo em uma máquina térmica ideal, pois isto viola o princípio da conservação da energia.
( ) É impossível construir uma máquina térmica que tenha um rendimento superior ao da Máquina de Carnot, operando entre as mesmas temperaturas. ( ) Quando um gás recebe 400 J de calor e realiza um trabalho de 250 J, sua energia interna sofre um aumento de 150 J. Todas as proposições são verdadeiras.
Este rendimento, que nunca excede a unidade (os 100%), é da ordem de 10% a 15% para as máquinas a vapor e de 80% a 90% para os motores elétricos. O rendimento térmico de uma máquina térmica é a razão entre o trabalho fornecido pela máquina e o calor suportado pelo combustível.
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O rendimento desta máquina de Carnot é o máximo de uma máquina térmica que esteja trabalhando entre determinadas temperaturas entre quente e fria. ... Sendo que é a temperatura da fonte fria medida em Kelvin, e é a temperatura da fonte quente também medida em Kelvin.
O valor mínimo para o rendimento é 0 se a máquina não realizar nenhum trabalho, e o máximo 1, se fosse possível que a máquina transformasse todo o calor recebido em trabalho, mas como visto, isto não é possível.
1° postulado de Carnot
Nenhuma máquina operando entre duas temperaturas fixadas pode ter rendimento maior que a máquina ideal de Carnot, operando entre essas mesmas temperaturas.
Máquinas térmicas são capazes de converter parcialmente o calor proveniente de uma fonte térmica em energia mecânica – cinética ou potencial. Nenhuma máquina térmica é perfeita, ou seja, mesmo a melhor máquina térmica já inventada jamais poderia ter um rendimento igual a 100%.
“É impossível construir uma máquina que, operando em ciclos termodinâmicos, tenha como único efeito converter integralmente em trabalho todo o calor recebido. “ ... Esse enunciado nos diz que nenhuma máquina térmica é capaz de transformar em trabalho todo o calor que recebe.
A análise dessa equação fornece a prova matemática de que o rendimento de uma máquina térmica nunca pode ser 100%, uma vez que, para que isso acontecesse, a razão entre as temperaturas TF e TQ deveria ser igual a zero. Isso somente seria possível se TF fosse igual ao zero absoluto, valor que não pode ser atingido.
Além disso, para que o seu rendimento fosse de 100%, seria necessário que a TF fosse nula, ou seja, 0 K, a temperatura do zero absoluto. Entretanto, de acordo com a 3ª Lei da Termodinâmica, tal temperatura é inatingível.
Ciclo de Carnot: fórmula
Isso porque ela é fundamental para calcular o rendimento da máquina por meio da temperatura. Observe: R= 1 – T2 / T1, sendo que R é o rendimento, T1 é a temperatura da fonte quente e T2 é a temperatura da fonte fria.
O que acontecerá com o rendimento de uma máquina térmica se a temperatura da fonte para a qual o calor é transferido espontaneamente for reduzida? Resposta: Aumenta o rendimento.
A primeira verdadeira máquina térmica é legada ao físico francês Denis Papin que utilizou vapor para impulsionar um mecanismo com êmbolo e cilindro. Foi Papin que inventou um aparelho semelhante à panela de pressão e, para evitar que explodisse, concebeu a primeira válvula de segurança conhecida.
Por realizar a queima de combustíveis para servir como fonte de energia, o processo de funcionamento de uma máquina térmica gera gases que contribuem para o aumento do efeito estufa e poluentes que causam a formação de chuvas ácidas.
Não é possível construir uma máquina térmica que transforme integralmente o calor em trabalho. Em outras palavras, é impossível construir uma máquina térmica com 100% de eficiência. Máquinas térmicas Uma máquina térmica é um equipamento que pode transformar calor em trabalho.
É possível construir uma máquina que realiza um trabalho maior que a energia que recebe. A energia interna de um sistema diminui quando o sistema executa trabalho e não recebe calor. Se o volume de um sistema é mantido constante, o sistema não pode realizar trabalho, logo a ΔEint = Q.
Uma máquina de Carnot opera entre um reservatório frio, a 27°C, e um reservatório quente, a 127°C. Seu rendimento é: 21%;
Teorema de Carnot
“Nenhuma máquina térmica que opere entre duas dadas fontes, às temperaturas T1 e T2, podem ter maior rendimento que uma máquina de Carnot operando entre estas mesmas fontes.” Além disso, todas as máquinas de Carnot apresentam o mesmo rendimento se estiverem operando nas mesmas temperaturas T1 e T2.
Como funciona a troca de calor na máquina de Carnot
Como o zero absoluto não é algo que possa ser alcançado em um sistema físico, não é possível. Assim, não há possibilidade de rendimento 100%. O ciclo teórico de Carnot é formado por duas transformações isotérmicas e duas transformações adiabáticas.
Para aumentar o rendimento de uma máquina térmica de Carnot, você deve:Diminuir a temperatura do reservatório quente;Aumentar a temperatura do reservatório frio;Aumentar a temperatura do reservatório quente;Mudar a razão entre o volume máximo e volume mínimo.
O rendimento de uma máquina de Carnot pode ser calculado pela relação apresentada a seguir: Um rendimento de 60% implica η = 0,6. Dessa forma, temos que: Portanto, a temperatura da fonte fria dessa máquina térmica é equivalente a 40 K.
O rendimento das máquinas térmicas é uma grandeza adimensional dada pela razão entre a quantidade de trabalho mecânico extraído de uma máquina térmica e a quantidade de energia fornecida a ela em forma de calor.
Partindo do princípio da conservação da energia, podemos substituir o valor do trabalho (Τ) por Q1 – Q2 na expressão da eficiência. Assim obtemos uma equação para eficiência das máquinas térmicas trabalhando em ciclo a partir das quantidades de calor recebida e devolvida.
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