A máquina foi desenvolvida e funcionava pelo ciclo de Carnot, atuando entre duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas de forma alternada. Isso permitia que houvesse uma perda menor de energia para o meio externo. O ciclo seria, independentemente da substância usada, composto por quatro processos.
é a eficiência do ciclo de Carnot, ie é a proporção = W / Q H do trabalho realizado pelo motor com a energia de calor que entra no sistema a partir do reservatório quente. T C é a temperatura absoluta (Kelvins) do reservatório frio, T H é a temperatura absoluta (Kelvin) do reservatório quente.
A máquina de Carnot é uma máquina ideal que utiliza calor para realizar um trabalho. Nela há um gás sobre o qual se exerce um processo cíclico de expansão e contração entre duas temperaturas. O ciclo termodinâmico utilizado se denomina ciclo de Carnot e foi estudado por Sadi Carnot em torno de 1820.
Todas as máquinas de Carnot funcionando entre as mesmas fontes de calor têm o mesmo rendimento, independentemente da substância operante.
O Ciclo de Carnot consiste em uma série de processos reversíveis que proporciona a obtenção de uma máquina térmica com o maior rendimento possível. Quanto maior o valor do rendimento η, maior é a eficiência da máquina térmica e menor é a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria. ...
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Máquinas térmicas são dispositivos que conseguem converter parcialmente a energia térmica, na forma de calor, em trabalho mecânico. Toda máquina térmica necessita de uma substância de trabalho, à qual a máquina transfere parte do calor absorvido por uma fonte quente, fazendo-a aquecer e esfriar de forma cíclica.
O ciclo de Carnot pode ser descrito pelas seguintes etapas: O gás sofre uma transformação isotérmica. Se expande e absorve a quantidade de calor Q1 de uma fonte quente à temperatura T1. Após a transformação isotérmica, o gás sofre uma transformação adiabática (sem trocas de calor com o meio).
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.
A eficiencia de um ciclo termodinâmico é definida por η = W/Q1, onde W é o trabalho realizado no ciclo e Q1 é o calor absorvido da fonte quente.
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.
Cálculo da eficiência
Para chegar a um resultado, você deve dividir a produção por tempo pelo tempo produtivo. Veja um exemplo para ficar mais claro: Digamos que o resultado da produção por tempo de uma empresa seja 100 unidades/hora. Este número deve ser multiplicado por 8 horas por dia (tempo produtivo).
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%.
A eficiência de um motor elétrico é a proporção entre a potência de saída (mecânica) e a entrada de energia (elétrica).
O rendimento desta máquina de Carnot é o máximo de uma máquina térmica que esteja trabalhando entre determinadas temperaturas entre quente e fria. Esse rendimento, no entanto, nunca chega aos 100%. Sendo que é a temperatura da fonte fria medida em Kelvin, e é a temperatura da fonte quente também medida em Kelvin.
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.
1ª Lei da termodinâmica: “Todas as formas de energia são mutuamente conversíveis”. E ainda: “A energia de um sistema fechado e isolado permanece constante”. Popularizado: “Na natureza nada se cria, Tudo se Transforma”. contato com temperaturas diferentes.
Confira: I – Expansão isotérmica: Nessa etapa, a substância de trabalho expande-se mantendo sua temperatura constante, realiza trabalho e recebe calor da fonte quente. II – Expansão adiabática: Nessa etapa, a substância de trabalho expande-se um pouco e realiza trabalho sem receber calor.
Uma máquina a vapor não cria energia, mas sim usa o vapor para transformar a energia quente que é liberada pela queima de combustível. Toda máquina a vapor possui uma fornalha para que seja realizada a queima de carvão, óleo, madeira ou mesmo outro combustível para produzir energia calorífica.
As máquinas simples são dispositivos capazes de alterar forças, ou simplesmente de mudá-las de direção e sentido. A idéia de uma máquina simples foi criada pelo filósofo grego Arquimedes, no século III a. C., que estudou as máquinas "Arquimedianas": alavanca, polia, e parafuso.
O cálculo da eficiência da máquina é o produto dos fatores de disponibilidade, performance e qualidade. Com este percentual conseguimos demonstrar o quanto do percentual planejado realmente foi utilizado para uma produção eficiente.
O método mais simples consiste em dividir a quantidade de energia gasta em relação ao total oferecido. Quando o número é igual a 1, a eficiência é máxima, pois não há desperdícios. Já quando o consumo é menor que a oferta, a capacidade é baixa. Para o Inmetro, entretanto, o cálculo é um pouco diferente.
A fórmula para determinar a eficiência volumétrica de um motor de combustão típica é multiplicar 3456 pela taxa de fluxo de ar do motor (medido em pés cúbicos por minuto) e, depois, dividir o resultado pelo valor obtido multiplicando o tamanho do motor, de deslocamento ou de volume (medidos em polegadas cúbicas) pela ...
A fórmula para calcular o rendimento das máquinas térmicas é a seguinte: A fórmula do rendimento também pode ser escrita em termos do trabalho realizado pela máquina. Nesse caso, o rendimento é calculado pela razão entre o trabalho e a quantidade de calor absorvida pela máquina.
Para calcular a eficiência total de uma máquina frigorífica é simples: basta saber qual é a relação entre a quantia de calor que é removida da fonte fria (representada pelo Q2) junto com o trabalho externo que é preciso para tal transferência (representado pelo T na fórmula). Sendo assim, a fórmula é: e = Q2/T.
Eficiência das máquinas frigoríficas
A eficiência típica de uma máquina frigorífica varia entre 4 e 6. Por exemplo, se a eficiência for igual a 5, então o frigorífico retira 5 J de energia da fonte fria (interior do frigorífico) para a fonte quente (exterior), por cada 1 J de energia eléctrica que consome.
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