_Hinrichs_Kleinback

96 Energia e Meio Ambiente
Já que o calor é a energia transferida de uma substância para outra quando existe uma
diferença de temperatura entre elas, necessita-se de uma fonte de calor. O calor geralmente
provém de um combustível que é queimado, embora também possa ser solar ou nuclear. O
fluxo de calor ocorre através de um meio fluido, tal como um líquido ou um gás. Este meio
é chamado de "fluido de trabalho". Por exemplo, a combustão da madeira pode aquecer o
ar, que pode ser utilizado para movimentar uma turbina. Neste caso, o calor flui de uma
fonte quente (o fogo) para os gases de combustão (o meio), que, por sua vez, movimentam
a turbina.
A Figura 4.18 mostra o fluxo de energia em uma máquina térmica. O calor Q H flui de
uma "fonte" quente a uma temperatura T H
para um "sorvedouro" frio a uma temperatura
TC. Parte desta energia é transformada em trabalho W. Como a energia é conservada, o
calor Q H
que deixa o sistema é igual ao calor Q C
que entra no sorvedouro somado ao trabalho
realizado pela máquina: QH = Qc + W. (não há armazenamento de energia). Quanto
mais baixa for a temperatura do sorvedouro T c
ou mais alta for a temperatura da fonte T H
,
mais trabalho a máquina é capaz de realizar. A energia disponível para realizar trabalho se
origina de uma redução de temperatura do fluido de trabalho. Quanto maior for a variação
de temperatura, maior será o decréscimo de energia do fluido de trabalho, e, portanto,
maior será a quantidade de energia disponível para realizar trabalho.
Após realizar trabalho, o fluido de trabalho pode ser descartado no ambiente ou mandado
de volta à fonte de calor para reiniciar o ciclo. No primeiro caso, temos um "ciclo
aberto"; no segundo, um "ciclo fechado". Caso o fluido seja retornado ao seu estado inicial,
não haverá mudança em sua energia total, e, portanto, delta E = 0. Conseqüentemente,
pela primeira lei da termodinâmica, o trabalho total realizado pelo sistema é igual à adição
líquida de calor (calor que entra menos calor que sai):
FIGURA 4.18
Uma máquina térmica transforma calor
em trabalho.