Física |
Rendimento de uma Máquina Térmica
Nenhuma máquina térmica pode converter todo o calor absorvido em trabalho. Uma parte sempre é descartada para a fonte fria.
Rendimento térmico (η):
$$ \eta = \frac{W}{Q_q} = \frac{Q_q - Q_f}{Q_q} = 1 - \frac{Q_f}{Q_q} $$
O rendimento é sempre menor que 1 (100%). Por exemplo, um motor de carro típico tem rendimento entre 20% e 35% – ou seja, apenas 20-35% da energia química da gasolina vira movimento; o resto sai como calor pelo escapamento e sistema de arrefecimento.
O Limite de Carnot (2ª Lei da Termodinâmica)
O engenheiro francês Sadi Carnot (1796-1832) demonstrou que existe um limite máximo teórico para o rendimento de qualquer máquina térmica operando entre duas temperaturas.
Rendimento de Carnot:
$$ \eta_{\text{máx}} = 1 - \frac{T_f}{T_q} $$
Onde Tq é a temperatura absoluta da fonte quente (em kelvin, K) e Tf é a temperatura absoluta da fonte fria (em kelvin, K).
Motores de Combustão Interna
Os motores de combustão interna são os mais comuns no mundo – eles equipam a maioria dos veículos terrestres.
Princípio de funcionamento: Uma mistura de combustível (gasolina, etanol, diesel) e ar queima dentro do cilindro, produzindo gases em alta temperatura e pressão.
Esses gases empurram um pistão, que converte o movimento linear em movimento rotativo através de um virabrequim.