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MÁQUINAS TÉRMICAS 
A palavra máquina origina-se do grego mechane que significa qualquer 
dispositivo engenhoso ou invenção. Uma máquina é definida como um 
aparelho composto por várias partes com funções definidas.Heron de 
Alexandria, que viveu por volta de 130 a.C., era um grande inventor. 
Catalogou os primeiros instrumentos chamados de máquinas simples: a 
alavanca, a roda e eixo, a roldana, a cunha e a rosca A máquina 
térmica é um dispositivo que transforma a energia interna de um 
combustível em energia mecânica. Também pode ser definida como 
o dispositivo capaz de converter calor em trabalho.Tanto as 
máquinas térmicas a vapor, que operam com o vapor d'água produzido 
em uma caldeira, quanto as máquinas térmicas de combustão interna 
que operam devido aos gases gerados pela queima de combustíveis, 
têm seu funcionamento baseado no aumento da energia interna das 
substâncias envolvidas e no trabalho realizado, e tanto a energia 
interna, quanto o trabalho, dependem da quantidade de energia na 
forma de calor que foi transferida à substância. 
As máquinas térmicas fazem conversão de energia? 
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.Em geral, elas convertem a energia 
do combustível em energia térmica de um gás através do processo de 
combustão e o gás se expande, realizando trabalho enquanto sua 
temperatura diminui. 
Há conservação de energia nas máquinas térmicas? 
A conservação de energia é um Princípio que se aplica a qualquer 
sistema, assim como a conservação de massa. As máquinas térmicas 
obedecem a Primeira Lei da Termodinâmica, pois parte da energia na 
forma de calor (Q) que recebem, é transformada em trabalho (T). 
Esta é a parte de energia útil. A outra parte é transformada em 
variação de energia interna, U, esta parte representa a quantidade 
de energia degradada ou não aproveitada, de modo que: Q = T + U. 
Portanto, a soma do trabalho realizado pela máquina com o aumento 
da energia interna deve ser igual à quantidade de energia que lhe foi 
fornecida. 
 
 
 
 
E se realizarmos trabalho ao invés de adicionarmos calor ao sistema? 
 
Segundo a Primeira Lei da Termodinâmica, deverá haver um aumento 
da energia interna. Esse é um caso simples que ocorre em nossa vida 
diária quando, por exemplo, esfregamos as mãos. O trabalho mecânico 
que realizamos faz com que a energia interna aumente e as mãos se 
aqueçcam. O mesmo ocorre quando enchemos o pneu de uma bicicleta 
com uma bomba manual. 
É possível construir uma máquina que realize trabalho continuamente 
sem consumo de energia? 
Uma máquina deste tipo chama-se moto-perpétuo ou moto contínuo e 
produziria trabalho a partir do nada. Isto é impossível, pois viola o 
Princípio da Conservação da Energia ou a Primeira Lei da 
Termodinâmica. Máquinas em movimento perpétuo foram procuradas 
por muitos inventores e cientistas, inclusive Leonardo da Vinci. 
Porém, um moto contínuo não existe, pois sempre haverá perda de 
energia ou por atrito das peças ou por resistência do ar. 
Uma polia simples, por exemplo, seria um moto contínuo se, em 
condições ideais (sem atrito no eixo e sem resistência do ar), girasse 
indefinidamente, não realizando trabalho e nem trocando calor com o 
meio, logo pela Primeira Lei, 0=0+ U, assim U = 0, o que não viola a 
conservação de energia. Só que nas máquinas reais, uma parte da 
energia é degradada a cada ciclo e, então, um moto-perpétuo, para 
funcionar teria que criar energia, o que viola o Princípio da 
Conservação de Energia ("A energia não pode ser criada nem 
destruída apenas transformada de uma forma em outra"). 
Mesmo que toda a energia fornecida ao sistema fosse conservada, 
apenas uma parte seria reaproveitada para a realização de trabalho, 
pois pela Segunda Lei da Termodinâmica nenhuma máquina térmica 
converte todo calor em trabalho. 
Uma máquina funciona continuamente porque opera em CICLOS, ou 
seja, retorna ao seu estado inicial passando por etapas intermediárias 
em um certo intervalo de tempo. 
 
 
 
 
 
Como é uma máquina térmica? 
 
 
 
 
Basicamente, uma máquina térmica 
é constituída por dois 
reservatórios, como mostra a 
figura. O calor flui do reservatório 
à temperatura elevada (fonte 
quente) para o reservatório à 
temperatura mais baixa (fonte 
fria), obedecendo a Segunda Lei da 
termodinâmica e transformado 
parte do calor que sai da fonte 
quente em trabalho. 
 
 
Se só uma parte do calor foi convertida em trabalho, para onde foi o 
resto? 
 
 
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. A Segunda Lei da Termodinâmica que 
diz que é impossível transformar todo calor em trabalho, reflete o 
fato de que nenhuma máquina térmica tem 100% de eficiência, 
portanto, o rendimento de tais máquinas é sempre inferior a 100%. 
 
Como sabemos o quanto pode render uma máquina térmica? 
 
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). 
Matematicamente, podemos expressar o rendimento (R) por: R=T/Q , 
que resulta sempre em um valor menor do que 1 ou 100%. 
Se uma máquina recebe um calor Q1 da fonte quente, cede um calor 
Q2 para a fonte fria e realiza um trabalho (T), segundo o Princípio da 
conservação de energia: Q1 = T + Q2, logo o trabalho será: T = Q1 - 
Q2 e, portanto, o rendimento desta máquina será calculado por: 
 
ou seja, , o que deixa claro que sua 
eficiência é menor do que 1. 
Obs.: a utilização do módulo de Q2 é necessária em função da 
Primeira Lei. 
Lembre-se: se o sistema recebe calor, a quantidade de calor é 
positiva (Q>0) e se o sistema cede calor, a quantidade de calor é 
negativa (Q<0); 
Nicolas Leonard Sadi Carnot, engenheiro francês, imaginou um ciclo 
ideal (Ciclo de Carnot), onde a eficiência da conversão de energia 
térmica em trabalho mecânico é máxima, mas com seus estudos, logo 
percebeu que não havia como evitar a perda de uma quantidade de 
calor em qualquer máquina a vapor, o que foi a base para a Segunda 
Lei da termodinâmica.