Secretaria de Educação à Distância – SEED
SOFTWARE - COMPLEXMEDIA©
6.3.6 RENDIMENTO TÉRMICO
1. A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
Se a primeira Lei da Termodinâmica nada mais é do que a lei da conservação da energia adaptada
para os estudos dos fluxos de calor, o estudo mais detalhado de suas aplicações nos mostrou que, na
prática, sempre existem perdas de energia num sistema real, pois é impossível desprezar forças de
atrito, perdas de calor no revestimento das peças, entre outros fatores, que incluem a própria
natureza física do calor.
As máquinas térmicas, que funcionam segundo princípios da termodinâmica, operam em ciclos, ou
seja, retornam periodicamente ao estado inicial para, em seguida, repetirem as operações que
permitem extrair delas o trabalho desejado, a partir da entrada de energia na forma de calor.
Assim sendo, elas também estão sujeitas às perdas, o que significa que apenas parte da energia
fornecida na entrada do sistema térmico efetivamente é aproveitada para gerar energia mecânica
(movimento) ou eletricidade.
Numa máquina a vapor, por exemplo, o equipamento retira calor (Q1) de uma fonte quente para
gerar o trabalho (W), mas parte desse calor é perdido para uma fonte fria (no caso, o condensador).
Essa situação ocorre também na geladeira: a fonte fria é o congelador e a fonte quente é o meio
ambiente. Já nos motores de combustão, que usam o meio ambiente como fonte fria, parte do calor
sai para a água de refrigeração nos radiadores e pelos gases de escapamento.
Esse fato físico pode ser mensurado por uma grandeza denominada rendimento (R).
2. RENDIMENTO TÉRMICO
Figura 1: Rendimento térmico.
Nota: Máquinas térmicas trabalham com um determinado “desperdício” de energia, que deveria ser utilizada,
mas não é, já que não participa da geração do trabalho desejado (em Q2). É essa perda que pode ser avaliada
através da medida do Rendimento Térmico desse dispositivo.
O rendimento de uma máquina térmica pode ser escrito como:
R = W / Q1 (1)
As máquinas térmicas mais eficientes são aquelas que conseguem transformar o máximo possível da
quantidade de energia que recebem em trabalho, minimizando as perdas de calor (Q2). Esse
rendimento é expresso na forma de porcentagem.
Dessa discussão, podemos concluir que, se tivéssemos uma máquina que não rejeitasse calor (Q2),
ela teria rendimento de 100%. Mas isso não é possível, nem nas máquinas projetadas pelo homem e
nem em processos da natureza.
O processo de aquecimento de um corpo é um processo desordenado, no qual a transferência de
energia acontece por conta de inúmeros choques entre moléculas. Então, transformar uma energia
“desordenada”, como o calor, num tipo de energia mais “ordenada”, como é o trabalho mecânico, é
um processo que envolve perdas naturais.
Por conta disso, Lorde Kelvin enunciou assim a Segunda Lei da Termodinâmica:
“É
impossível construir uma máquina térmica que consiga transformar em trabalho todo o calor a ela
fornecido.”
mec@igge.org.br
www.igge.org.br