ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA - MÁQUINAS PRIMÁRIAS (NOTA 9)

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MÁQUINAS PRIMÁRIAS - D1.20241.A 
 
 
Aline Moraes dos Santos 
01505167 
Engenharia Elétrica 
 
 
CASE: 
 
1. Explique a relação entre trabalho, calor e a Primeira Lei da 
Termodinâmica. Como esses conceitos estão interligados na conservação de 
energia em sistemas termodinâmicos? 
 
2. Considere um motor a combustão interna em um veículo. Explique como o 
trabalho é realizado pelo motor durante o ciclo de combustão, transformando 
calor em trabalho mecânico. 
 
3. Em uma turbina a vapor, como o calor é convertido em trabalho? Descreva o 
processo pelo qual a energia térmica do vapor é convertida em trabalho 
mecânico, movimentando a turbina. 
 
4. Cite um exemplo prático onde a eficiência de uma máquina primária é 
afetada pela transferência de calor indesejada. Explique como as perdas de 
calor podem reduzir a eficiência de uma máquina. 
 
5. Como a compreensão da Primeira Lei da Termodinâmica é crucial para a 
engenharia de máquinas primárias? Discuta como a aplicação desses 
conceitos permite projetar e otimizar o desempenho dessas máquinas. 
 
 
DESENVOLVIMENTO: 
 
Primeiramente, podemos afirmar que em qualquer processo termodinâmico 
analisado, a quantidade de calor Q recebida pelo sistema é igual ao trabalho 
realizado por ele mais a variação da energia interna. Em outras palavras podemos 
dizer que ela nada mais é do que a lei da conservação da energia, ou seja, em um 
processo termodinâmica, a energia total de um sistema se conserva, podendo ser 
expressada pela equação abaixo: 
 
 
 
 
 
Equação geral da Primeira Lei da Termodinâmica. 
 
O motor de combustão interna é uma máquina térmica. Uma máquina térmica é um 
dispositivo que converte calor em trabalho. No caso do motor de combustão interna, 
calor liberado na explosão da mistura “combustível + ar” expande os gases 
resultantes da combustão. Parte desse calor é, portanto, utilizado para realizar 
trabalho sobre o pistão, cujo movimento é transmitido para as rodas do carro, 
fazendo-o se movimentar. Nem todo o calor é utilizado para a realização de trabalho. 
No caso dos motores de combustão interna, esse rendimento é muito baixo, em 
média, cerca de 30%. Isso significa que da energia liberada por um litro de gasolina, 
em um motor de carro convencional, 70% são perdidos para a vizinhança: sistema de 
refrigeração, atmosfera e outras peças do carro. A compreensão da estrutura e 
funcionamento do motor envolve processos físicos, propriedades de materiais e 
conceitos que compõem um campo de estudo chamado Termodinâmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fundamentos científicos do motor de combustão interna. 
 
As turbinas a vapor são máquinas termodinâmicas de combustão externa: os gases 
resultantes da queima do combustível não entram em contato com o fluído de 
trabalho que escoa no interior da máquina e realiza os processos de conversão da 
energia do combustível em potência de eixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Um exemplo prático onde a eficiência de uma máquina primária é afetada pela 
transferência de calor indesejada é o motor de combustão interna de um carro. 
Durante o processo de combustão, uma grande quantidade de calor é gerada, mas 
nem toda essa energia é convertida em trabalho mecânico. Parte do calor é 
transferido para o ambiente através do sistema de escape e do radiador, o que reduz 
 
a eficiência do motor. As perdas de calor podem reduzir a eficiência de uma máquina 
porque a energia térmica que é transferida para o ambiente não é convertida em 
trabalho útil. Isso significa que a máquina precisa de mais combustível para produzir 
a mesma quantidade de trabalho, o que aumenta o custo operacional e reduz a 
eficiência geral. Além disso, a transferência de calor indesejada pode causar danos 
aos componentes da máquina, o que pode levar a falhas prematuras e a necessidade 
de reparos frequentes. 
 
A aplicação dos conceitos da Primeira Lei da Termodinâmica permite projetar 
máquinas térmicas mais eficientes e sustentáveis. Ao entender como a energia é 
transferida e transformada em um sistema termodinâmico, é possível identificar 
oportunidades para reduzir as perdas de energia e aumentar a eficiência da máquina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS: 
 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/aplicacoes-termodinamica.htm 
 
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/images/9/92/0_Eficiencia_energetica_sistemas_de_refrigera
%C3%A7%C3%A3o.pdf 
 
https://fep.if.usp.br/~profis/arquivo/gref/blocos/termo4.pdf 
 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/segunda-lei-da-termodinamica.htm