relatório de máquinas térmicas

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1. INTRODUÇÃO TEÓRICA 
 
 
Uma máquina térmica pode ser definida como dispositivos que transformam a energia 
interna de um combustível em energia mecânica. As máquinas térmicas convertem calor em 
trabalho. Todas elas funcionam em ciclos e utilizam duas fontes de temperaturas distintas, uma 
fonte quente e uma fonte fria. Sobretudo, o calor flui do reservatório à temperatura elevada para 
o reservatório à temperatura mais baixa, observado na segunda Lei da Termodinâmica, e 
transformando parte do calor que sai da fonte quente em trabalho (HELERBROCK, 2020). 
Conforme com um dos enunciados da 2ª Lei da Termodinâmica, um sistema não pode 
retirar calor de uma fonte quente e ter como único efeito produzir uma quantidade equivalente 
de trabalho. É por essa razão que uma máquina térmica não pode simplesmente produzir 
trabalho, deve haver outra mudança no sistema, neste caso a rejeição de calor para a fonte fria 
(REIS, 2016). 
2. OBJETIVO 
 
Este trabalho tem como objetivo de apresentar o mecanismo de funcionamento das 
máquinas térmicas e verificar que o calor pode ser utilizado para a realização de trabalho 
mecânico. 
3. MATERIAIS 
 
• 01 – Recipiente de vidro com uma pequena saída de vapor; 
• 01 – Água; 
• 01 – Fonte de calor; 
• 01 – Ventoinha de plástico; 
• 01 – Espiriteira contendo álcool; 
• 01 – Máquina térmica de Heron feita de vidro; 
• 01 – Uma mini máquina a vapor. 
 
 
 
 
 
4. METODOLOGIA 
 
I. Consistiu-se primeiramente utilizar uma máquina térmica de Heron feita de vidro, uma 
esfera oca possuindo dois tubos dobrados em sentidos opostos contendo água é colocada 
sobre uma fonte de calor, o vapor sai por esses tubos ocasionando a rotação da esfera. 
II. A segunda máquina consistiu-se em utilizar uma ventoinha de plástico, onde é aquecido o 
recipiente de vidro contendo água com uma pequena saída, durante a ebulição a água ferve 
e o vapor sobe e sai pelo pequeno orifício e esse jato de vapor faz com que a ventoinha 
entre em movimento de rotação. 
III. O último experimento consistiu-se em utilizar uma mini máquina a vapor, que utiliza a 
pressão gerada na ebulição da água para empurrar um pistão e realizar trabalhos sobre uma 
roda. 
 
 
5. RESULTADO E DISCURSSÕES 
 
As máquinas térmicas a vapor funcionam utilizando a pressão exercida durante a 
ebulição da água para realizar algum trabalho, ou seja, transformando em energia térmica em 
energia mecânica, elas utilizam o princípio físico no qual a água tende a aumentar violentamente 
o seu volume quando passa do estado líquido para o estado gasoso, porém se conservar o volume 
do recipiente inalterado, haverá um aumento na pressão do vapor proporcional, que pode ser 
usado para realizar algum tipo de trabalho. 
A turbina a vapor é uma máquina que converte a energia química de um combustível em 
energia mecânica. Sendo que a água é a sua substância de operação. 
 
Etapas do funcionamento de uma turbina a vapor são: 
 
I. Caldeira; 
II. Turbina; 
III. Condensador; IV. Bomba. 
 
Na Figura 1 abaixo há um desenho esquemático de uma turbina a vapor. Observa-se a 
esquerda uma caldeira, onde a água é fervida a partir do aquecimento gerado pela queima de 
um combustível. O vapor que sai dela gira uma turbina, ligada a um gerador. O vapor é então 
captado por tubulações que passam por dentro de um condensador. O mesmo torna o vapor de 
água líquido novamente e retorna para a caldeira. 
 
Figura 01: Turbina a vapor. 
 
Fonte: POZZEBOM (2015). 
 
O funcionamento da máquina de Heron conforme demonstrado na figura 2. Observa-se 
que esta máquina funciona a partir da transformação de energia térmica em energia mecânica. 
Uma esfera oca possuindo dois tubos dobrados em sentidos opostos e contendo água é colocada 
sobre uma fonte de calor, o vapor sai por esses tubos ocasionando a rotação da esfera. Quando 
a água recebe energia térmica proveniente da fonte de calor, ela passa para a forma de vapor, 
este sai de forma rápida, ocasionado o movimento. 
 
 
Figura 02: Máquina de Heron 
 
 Fonte: VIEIRA (2016). 
6. CONCLUSÃO 
 
Tendo em vista os aspectos observados, conclui-se que as máquinas térmicas utilizam 
energia na forma de calor, um gás ou vapor em expansão térmica para provocar a realização de 
um trabalho mecânico. Elas operam em ciclos, isto é, a sustância de trabalho usada para movêlas 
passa diversas vezes pelo mesmo estado de pressão, volume e temperatura. Além disso, as 
máquinas térmicas tem um reservatório térmico quente e um frio, para onde uma parte da 
energia térmica é dissipada. Por menor que seja a quantidade de energia dissipada durante o 
funcionamento do equipamento, seu rendimento nunca será igual a 100%, sendo destacado na 
2ª lei da termodinâmica descrita pelo Kelvin “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”. 
 
7. REFERÊNCIAS 
 
 
HELERBROCK, Rafael. Máquinas térmicas. Mundo Educação. Disponível em: 
< https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/maquinas-termicas.htm >. Acesso em: 19 maio 
2021. 
REIS, Carla. Segunda lei da termodinâmica. Info Escola. Disponível em: 
< https://www.infoescola.com/fisica/segunda-lei-da-termodinamica/>. Acesso em: 19 maio 
2021. 
POZZEBOM, Rafaela. Como funciona a energia a vapor. Oficina da net. Disponível 
em:< https://www.oficinadanet.com.br/post/14633-como-funciona-a-energia-a-vapor>. 
Acesso em: 19 maio 2021. 
VIEIRA, Eduardo. Máquina de Heron. Escola digital. Disponível em: 
<https://escoladigital.org.br/odas/maquina-termica-maquina-de-heron/>. Acesso em: 19 maio 
2021. 
 
 
https://www.oficinadanet.com.br/post/14633-como-funciona-a-energia-a-vapor