Essa Máquina Seria Ideal?
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PiR2 :: Física :: Termologia
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Essa Máquina Seria Ideal?
Boa noite a todos, essa máquina descrita abaixo seria ideal? Obs: Ela está isolada totalmente termicamente, e o rendimento inicial é de 50 por cento, e o final de 100 por cento.
Um exemplo:
Se 400 calorias forem adicionadas a fonte de calor 1 e 0 calorias na fonte de calor 2, pelo princípio da troca de calor, eles se equilibrariam com 200 cal cada.
Então, a máquina pegaria 200 cal da fonte 1, porém só 100 cal seriam convertidas realmente em trabalho. As ouras 100 seriam descartadas para a própria fonte de calor, então a Q1 passaria a ter 100 cal.
Após esse primeiro momento, a Q1 passaria a ter 100 cal e a Q2 200 cal. Elas se equilibrariam novamente, 150 cal em cada. No segundo ciclo, a Q2 forneceria a caloria, 75 seriam convertidas em trabalho, e 75 seriam devolvidas, haveria um novo equilíbrio e assim por diante, até que cada fonte possuísse 0 cal e aí sim todas as 400 cal seriam utilizadas.
Um exemplo:
Se 400 calorias forem adicionadas a fonte de calor 1 e 0 calorias na fonte de calor 2, pelo princípio da troca de calor, eles se equilibrariam com 200 cal cada.
Então, a máquina pegaria 200 cal da fonte 1, porém só 100 cal seriam convertidas realmente em trabalho. As ouras 100 seriam descartadas para a própria fonte de calor, então a Q1 passaria a ter 100 cal.
Após esse primeiro momento, a Q1 passaria a ter 100 cal e a Q2 200 cal. Elas se equilibrariam novamente, 150 cal em cada. No segundo ciclo, a Q2 forneceria a caloria, 75 seriam convertidas em trabalho, e 75 seriam devolvidas, haveria um novo equilíbrio e assim por diante, até que cada fonte possuísse 0 cal e aí sim todas as 400 cal seriam utilizadas.
HenriqueSantos13- Iniciante
- Mensagens : 12
Data de inscrição : 12/06/2015
Idade : 25
Localização : Brasil
Re: Essa Máquina Seria Ideal?
Bem pensado, mas o seguinte: De onde vem a energia?
Tudo bem que tenhamos a caloria, mas normalmente a caloria que obtemos advém da combustão.
Se pegarmos qualquer combustível, é necessário oxigênio. Chega em um momento que esse oxigênio acaba, e então o fornecimento de calor cessa.
Se mandarmos continuamente oxigênio para dentro, então não temos um sistema fechado. Se deixarmos qualquer gás sair(da combustão), então o sistema também não é fechado.
Seu pensamento não viola a primeira lei da termodinâmica: A energia interna de um sistema isolado permanece constante.
Se considerarmos esse sistema como isolado, ele não pode perder energia. O que se quer de uma maquina térmica é a obtenção de energia mecânica por exemplo pra funcionar, mas isso faz com que a energia saia.
Tudo bem que tenhamos a caloria, mas normalmente a caloria que obtemos advém da combustão.
Se pegarmos qualquer combustível, é necessário oxigênio. Chega em um momento que esse oxigênio acaba, e então o fornecimento de calor cessa.
Se mandarmos continuamente oxigênio para dentro, então não temos um sistema fechado. Se deixarmos qualquer gás sair(da combustão), então o sistema também não é fechado.
Seu pensamento não viola a primeira lei da termodinâmica: A energia interna de um sistema isolado permanece constante.
Se considerarmos esse sistema como isolado, ele não pode perder energia. O que se quer de uma maquina térmica é a obtenção de energia mecânica por exemplo pra funcionar, mas isso faz com que a energia saia.
Última edição por Carlos Adir em Seg 07 Set 2015, 22:43, editado 1 vez(es)
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∴ ≈ ≠ ≡ ≢ ≤ ≥ × ± ∓ ∑ ∏ √ ∛ ∜ ∝ ∞
∀ ∃ ∈ ∉ ⊂ ⊄ ⋂ ⋃ ∧ ∨ ℝ ℕ ℚ ℤ ℂ
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Carlos Adir- Monitor
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Data de inscrição : 27/08/2014
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Re: Essa Máquina Seria Ideal?
Realmente não havia pensado nisso. Se o sistema não fosse totalmente isolado, mas que ainda sim houvesse uma troca de calor entre as fontes, seria possível?
HenriqueSantos13- Iniciante
- Mensagens : 12
Data de inscrição : 12/06/2015
Idade : 25
Localização : Brasil
Re: Essa Máquina Seria Ideal?
Carlos Adir escreveu:Se considerarmos esse sistema como fechado, ele não pode perder energia.
e tampouco pode receber energia externa...
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In memoriam - Euclides faleceu na madrugada do dia 3 de Abril de 2018.
Lembre-se de que os vestibulares têm provas de Português também! Habitue-se a escrever corretamente em qualquer circunstância!
O Universo das coisas que eu não sei é incomensuravelmente maior do que o pacotinho de coisas que eu penso que sei.
Euclides- Fundador
- Mensagens : 32508
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Re: Essa Máquina Seria Ideal?
A energia seria fornecida das fontes que fazem parte do sistema..
HenriqueSantos13- Iniciante
- Mensagens : 12
Data de inscrição : 12/06/2015
Idade : 25
Localização : Brasil
Re: Essa Máquina Seria Ideal?
Correção:
O fechado que me refiro significa isolado - em algumas partes.
O aberto significa que o objeto de estudo pode trocar matéria e energia com a vizinhança.
O fechado significa que o objeto de estudo pode trocar energia, mas não matéria.
O isolado significa que o objeto de estudo não pode trocar nem matéria nem energia.
Correção feita.
É interessante notar que só obteremos uma maquina térmica ideal quando atingir o 0 K(zero Kelvin), e atualmente é impossivel.
O fechado que me refiro significa isolado - em algumas partes.
O aberto significa que o objeto de estudo pode trocar matéria e energia com a vizinhança.
O fechado significa que o objeto de estudo pode trocar energia, mas não matéria.
O isolado significa que o objeto de estudo não pode trocar nem matéria nem energia.
Correção feita.
É interessante notar que só obteremos uma maquina térmica ideal quando atingir o 0 K(zero Kelvin), e atualmente é impossivel.
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Carlos Adir- Monitor
- Mensagens : 2820
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Idade : 28
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Re: Essa Máquina Seria Ideal?
Realmente não havia pensado na questão do oxigênio. E se a fonte de calor da maquina fosse "acoplada" a uma fonte de combustível que fosse aberta ao meio, permitindo entrada de oxigênio, e só a fonte de calor da maquina fosse isolada?
HenriqueSantos13- Iniciante
- Mensagens : 12
Data de inscrição : 12/06/2015
Idade : 25
Localização : Brasil
Re: Essa Máquina Seria Ideal?
Pergunto-me como fazer isso. Se conseguires, patenteie e fique rico!
Para que o sistema fique com a mesma energia para rodar ciclos e ciclos sem perder energia é necessário que o produto da combustão não vá embora(CO2 e H2O).
Se entra continuamente oxigênio e não sai nada do sistema, então começa a inchar, e se o volume é constante, então em vez de aumentar o volume, aumenta a pressão.
Segundo a equação de Clapeyron:
PV=nRT, se volume é constante, e temperatura constante, então a pressão aumenta conforme aumenta o número de moléculas.
Uma maquina térmica funciona porque quando você faz a combustão, produz gas que realiza trabalho. O gas realiza trabalho até igualar a pressão atmosférica.
Contudo, quando faz a combustão, a pressão aumenta extremamente, o que faz com que o gás queira se expandir. Nessa expansão move o pistão, que lidamos bem pra transformar a energia.
Essa pressão que aumenta extremamente ela tem um pico. Quando esse pico é atingido, então a pressão começa a cair(conforme vai empurrando o pistão).
Se essa pressão de pico, for igual à pressão do tanque, então não haverá trabalho, o pistão não se moverá se queimar mais combustível.
Por isso é necessário que se o combustível entra e os produtos saiam. Se os produtos saem, você perde energia e não fica mais com uma maquina térmica ideal.
"E se o oxigênio já ficasse armazenado e reabastecemos quando necessário com oxigênio?" Na verdade isso já existe, são chamadas de "Celulas de combustível". Como o produto de combustão de gasolina/etanol/outros produz CO2, dois oxigênio's, então prefere-se utilizar oxigênio e hidrogênio que seu produto forma agua(H2O) com apenas um átomo de oxigênio por molécula, o que aumenta a eficiencia.
Podemos entrar em detalhes termodinâmicos(se compensa mais pegarmos por exemplo composto com carbono(C) ou pegarmos H2), mas foge um pouco do assunto.
Para que o sistema fique com a mesma energia para rodar ciclos e ciclos sem perder energia é necessário que o produto da combustão não vá embora(CO2 e H2O).
Se entra continuamente oxigênio e não sai nada do sistema, então começa a inchar, e se o volume é constante, então em vez de aumentar o volume, aumenta a pressão.
Segundo a equação de Clapeyron:
PV=nRT, se volume é constante, e temperatura constante, então a pressão aumenta conforme aumenta o número de moléculas.
Uma maquina térmica funciona porque quando você faz a combustão, produz gas que realiza trabalho. O gas realiza trabalho até igualar a pressão atmosférica.
Contudo, quando faz a combustão, a pressão aumenta extremamente, o que faz com que o gás queira se expandir. Nessa expansão move o pistão, que lidamos bem pra transformar a energia.
Essa pressão que aumenta extremamente ela tem um pico. Quando esse pico é atingido, então a pressão começa a cair(conforme vai empurrando o pistão).
Se essa pressão de pico, for igual à pressão do tanque, então não haverá trabalho, o pistão não se moverá se queimar mais combustível.
Por isso é necessário que se o combustível entra e os produtos saiam. Se os produtos saem, você perde energia e não fica mais com uma maquina térmica ideal.
"E se o oxigênio já ficasse armazenado e reabastecemos quando necessário com oxigênio?" Na verdade isso já existe, são chamadas de "Celulas de combustível". Como o produto de combustão de gasolina/etanol/outros produz CO2, dois oxigênio's, então prefere-se utilizar oxigênio e hidrogênio que seu produto forma agua(H2O) com apenas um átomo de oxigênio por molécula, o que aumenta a eficiencia.
Podemos entrar em detalhes termodinâmicos(se compensa mais pegarmos por exemplo composto com carbono(C) ou pegarmos H2), mas foge um pouco do assunto.
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Carlos Adir- Monitor
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Idade : 28
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Re: Essa Máquina Seria Ideal?
Entendi, obrigado pela explicação e resposta de ótima qualidade. Pensei nesse conceito de máquina logo quando aprendi a 2 lei da termodinâmica e acabei não me atentando a esses detalhes!
HenriqueSantos13- Iniciante
- Mensagens : 12
Data de inscrição : 12/06/2015
Idade : 25
Localização : Brasil
Re: Essa Máquina Seria Ideal?
Mas a segunda lei remete à entropia .
"acabei não me atentando a esses detalhes". Acontece, quando tem-se uma ideia "revolucionaria" as vezes a mente torce pra que ela esteja certa a todo custo e então não vemos possíveis falhas. Mas perguntar é sempre bom
"acabei não me atentando a esses detalhes". Acontece, quando tem-se uma ideia "revolucionaria" as vezes a mente torce pra que ela esteja certa a todo custo e então não vemos possíveis falhas. Mas perguntar é sempre bom
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