Práticas para o Ensino de Física III - Aula 07 - Máquinas térmicas

[Música] o [Música] a utilização das máquinas térmicas especialmente das máquinas a vapor produzir um salto de qualidade do modus vivendi dos seres humanos aqui localizados neste planeta porque a partir destas máquinas nós podemos colocar objetos em movimento primeiramente claro os três aliás os três surgiram antes nos automóveis não é isso é bom que a gente entenda é de saída isso aconteceu no início do século 18 e continua ao longo do século 19 e esse foi um fator as máquinas térmicas impulsionador da revolução industrial aí realmente tudo mudou o fato é que conquanto não pareça mas

ainda hoje a gente utiliza muito o vapor na as usinas termelétricas por exemplo na você converte energia térmica como o nome indica inclusive na em energia elétrica agora pasme também nas usinas nucleares não podemos designar mas quase que como termonucleares também que tudo é movido a energia térmica gerada no caso das usinas nucleares na geradas em reações nucleares na verdade reações de fissão nuclear então o cavalo importante ainda hoje para impulsionar os objetos na claro que ele não é prático a ser utilizado no automóvel não sabia tentou na minha gente né no caso do treino

aliás no caso do trade em artigo a mente o fim deve investir até hoje é um profissional conhecido o fogo pista aquele camarada ele pegava a lenha que estava sendo transportada ali próximo pra colocar pra queimar né fome que está também uma profissão o que quer mas sem mais delongas então o cloud vai dar início a essa aula na falando da primeira máquina térmica isso estamos falando do primeiro século depois de cristo na cidade de alexandria desenvolvida por eron vamos à roda você vai repetir a diferença ele vai repetir a experiência será um número bom

a máquina técnica de eron ele se baseia na no poder do vapor é com você disse na transformação da transição de fase líquido vapor a idéia é você transformar aumentar o volume então aqui eu tenho por exemplo 18 ml c e d água então se eu pegar um molde moléculas de água h2o mas não tenho dois gramas de hidrogênio e 16 gramas de oxigênio no total tem 18 gramas que os da 18 ml e volume então eu posso dizer aqui eu tenho em torno de um molde de moléculas de pagar 21 é ele ocupa esse

volume aqui agora se eu transformo isso aqui em vapor se isso aqui está no estado líquido e transforma em vapor ele passa a ocupar um volume muito maior usando a lei dos gases considerando se um gato ideal é um molde molécula de h2o vão ocupar o volume de 22 mil a quatro litros isso considerando se a mulher o vapor d'água como gazinel mas como ele não é um lugar ideal ele ocupa um volume muito maior ainda o que salva fazer observação você citou o mall e segundo interessante fantástico mesmo na quer dizer é que aqui

deve ter seis né tem na 16 vamos esquecer o que vem depois de 10 anos porque seis vezes 10 a potência de três moléculas de água viagem nós é fantástico bola só seis vezes 10 a potência 23 moléculas de água tem isso agora imagine se transformar em vapor aí o vapor a gente não enxerga mais invisível né ele passa a ocupar um volume de 22.400 imagine 22 litros aqui né o volume mais de mil ver mais de mil e quinhentas vezes como não é o ideal então essa idéia do poder do vapor é utilizar essa

nessa característica nick do transformou em vapor aqui é eu li pila de eron não é bem essa a primeira máquina é que ele construiu na verdade ele construiu uma máquina né mais ou menos desse tipo e uma caldeira e aqui ah ah ah eu lhe saía vapor por dois buraquinhos em 2 essa máquina original original de abaças um golzinho ele é muito muito parecida agora vamos ligar então essa eu tenho uma fonte quente então toda a máquina térmica necessário uma fonte quente uma fonte fria a fonte fria vai ser o nosso ambiente ea fonte igreja

chama do espírito então a idéia é usar essa fonte quente transformar água e vapor a raehk o vapor passando a ocupar o volume milhares de vezes maior ele vai querer sair fervendo né tá começando a gerar vapor e agora isso resulta em movimento romântico é curioso porque ele me parece que ele queria provar uma outra coisa né é da pressão do ar na ele não era a idéia de uma semana mas é isso que ele estava fazendo era muito mais útil inclusive né veja só que coisa impressionante na empresa nem é ele não servia para

nada essa máquina é divertido à população mas se ela fosse acoplada a um nicho ainda não caiu a ficha ao girar já estou bem assim a base na verdade na ré dos geradores olha só que interessante é vamos só chamar a atenção para uma coisa cláudia é é um pouco como a coisa funciona assim na ida porque o gasto sai por aqui não uma por não sair por aqui e saiba quem é isso e veja esse detalhe que é fundamental num sentido e no sentido oposto não é isto ao sair na verdade é princípio da

ação da reação nessa história então ele adquire um momento pra lá claro na medida em que o gasto em um momento nesse sentido antes na história ainda não leu seu lado a coisa se o poço não fosse ok então é formado um binário de força e isso um binário foi febre cleiton york neste ano esse eixo muito bom e é muito interessante essa experiência vinha e agora na próxima experiência o cloud vai nos explicar como é que as coisas começaram a mudar aliás caso eu me surpreendi né que tenha demorado tanto tempo até que se

tenha descoberto realmente lá é a utilidade do calor transformando a água em vapor é porque em geral quando se fala em vapor máquinas a vapor de água mesmo é tão abundante aqui no nosso mundo mas o fato é que em 1702 né tivemos a primeira máquina a terra patenteada e o cláudio se esforçou para reproduzir essa mãe na experiência e de fato tive dando uma olhadinha antes né o arranjo ele não é muito diferente do original isso claro então antes de mais nada meus parabéns por nos blindar aqui com a primeira máquina a térmica a

patenteada bom isso aqui foi então é algo muito útil na época porque ele serviu para retirar a água das minas de carvão é que ficavam sempre cheios d'água e para tirar essa água era necessário uma uma bomba alguma coisa mais eficiente então toma saber se ele montou essa essa máquina é na verdade para retirar a água das minas de carvão então aqui a minha dica de cabeça nessa exatamente ele vai rever essa água da mina ele está no meu caixão é levado a ir embora daqui agora vou ver água que tem um reservatório então de

água né então aqui eu posso por exemplo essa água que está aqui eu posso fazer ela subir até um nível mais alto é que no caso uma caixa d'água então olha já previamente já aquecido agora então sendo fervendo ou seja passando a água no estado líquido para o gasoso ocupando um volume milhares de vezes maior então esse vapor vai exercer pressão e essa pressão vai empurrar o líquido aqui pra essa mangueirinha que a oea está havendo um líquido subindo aqui já era uma bomba levar a água até uma caixa d'água já veja que eu fechei

esse registro a cnec é outro bandeirinha que já tem uma primeira máquina é pegar a água daqui levar por exemplo reservatório é essa a função da apuração até agora eu posso fazer o seguinte eu abri essa válvula e fecha essa aula aqui e desligue o fogo aqui porque numa primeira etapa tinha simplesmente passa desse recipiente pro outro exatamente agora venci esse exatamente uma hora muda agora a segunda parte estou nada como uma boa praia por etapas em puxar rock não vejo até cheio de vapor d'água aqui hum esse vapor vai se resfriar e vai condensar

o convencimento água ficar por aqui mas a idéia é que toda essa água subisse aqui pra esse reservatório e de novo aí eu a mensal a operação de novo não é uma bolha etapas nas etapas vai região oeste sentindo então não na btl abre uma interessante fechar outra e assim por exemplo por etapas ele conseguia puxar água das minas de carvão quase dez metros de profundidade cada pessoa que você ela sobe por diferença de pressão exatamente na hora a imprensa então essa é a primeira máquina que tinha uma utilidade é diferentemente da máquina geraram que

não tinha nenhuma aplicação prática matias a vantagem porque o que se queria retirar a água e depois acaba sendo utilizado aqui né transformando-a em vapor ou a neve ea energia essa calorífica que isto é é uma fonte de calor muito interessante bonito bonito agora assim agora o cloud vai fazer uma experiência na omd e de certa forma acabou construindo aqui uma máquina a vapor que simula a máquina de james watson na aliás esse nome o ato acabou ficando importantíssimo olha a consegui lo lá não tinha embates que uma hora então veja só esse quilo quarto

bate em homenagem a james votos por essa grande descoberta nossa mundo mudou muito passamos a percorrer continentes né e agora não mais a cavalo lá como se fazia nada durante muito tempo né mas fazendo uso de uma máquina térmica gente hoje denominaria de locomotivas né mas as locomotivas hoje usa um diesel já perdeu a graça né mas as antigas essas que você encontrar museu pode dar uma olhadinha lá né há um compartimento sozinho onde eles guardavam a madeira o indivíduo pecava madeira colocava no fogo isso mesmo pra queimar pra queimar na madeira queimando gerando calor

e agora o clube vai explicar tudo no partir da queima já que aqui eles não permite que a gente traga lenha na o cláudio está usando um outro combustível nada mais do que colocar vaqueiro lenha nas primeiras locomotivas com certeza absoluta na esse era aliás ainda quando era criança na eu fui muito dessas máquinas antigas ainda funcionando é então vamos lá cláudia agora você vai reproduzir vai explicar direitinho todos os elementos aqui nessa locomotiva dessa máquina a vapor com esse tipo de máquina já usa pistões next o vapor vai empurrar pistões e um movimento de

vai ver ele pode ser convertido num movimento circular a ser interessante porque você podia acionar uma roda de uma locomotiva você poderia gerar movimento por exemplo na hélice de um navio a navio podia ser acionado por uma máquina térmica como essa antigamente é na toda a revolução industrial todos os a fábrica né automação começou com as máquinas têm no entanto o movimento automação tudo através dela é sempre a ideia de colocar algum movimento desde sempre foi o as obras ou tear alguma coisa se isso então nesse caso vamos então aqui é álcool é álcool combustível

e aqui a gente pode ver tem água aqui dentro nesse reservatório de natal já está previamente aquecido no amor só dar continuidade então já começou a fervura né água mudando de estado físico aqui eu tenho que me empenhar em água então você está aquecendo a água e isto trouxe armando e aí ela vai se transformar em da portuguesa e é isso que você usa exatamente em poder de uma coisa ele vai sair em alta pressão que eu tenho uma válvula sim e tem outro caminho aqui que ele é ligado no que estão com medo empurra

opção que forma ele fazer esse movimento aqui de vaivém limpo pistão o vapor sai uma colheita por um outro noutra volta a ecoar por outro lado feche a prova abre se outra e assim por diante então o pistão vaivém háháhá você produz por meio de virabrequim o movimento de rotação do movimento linear e movimento circular e assim você pode por exemplo acionar um gerador aqui é o motorzinho que fazendo esse motorzinho girar e vai gerar em sair você converteu o calor e energia cinética primatura enquanto agora você vai fazer uma transformação de energia exatamente energia

cinética de rotação em energia elétrica então isso é uma termoelétrica vermelha também claro até mais elétrica ao colocar a aprender a usar diesel a algum outro combustível até uma reação nuclear com você disse gerando vapor isso o acordo an o jogador é porque o time utiliza na prática o vapor meu avô é exatamente aqui como você já o vapor né esse é um combustível é pra queimar na prova geral o calor não é isto esquenta a água é sempre a água entrar ela se transforma em vapor na e aí você explicou uma seqüência e vai

em última análise e resultar em movimento é ainda a linha isso é bem interessante muito bom e há uma explicação simples e na verdade aqui nós né seu arranjo realmente é um primor é muito bonito na ele reproduz um pouco né uma locomotiva mas pode ser também como você falou uma máquina térmica com outras finalidades né eu que importa aqui é colocar alguma coisa em movimento nato é isso esse é o princípio na dessas máquinas térmicas aí o uso que você vai fazer disso em movimento aí outra coisa descansar pode ser a locomotiva né puxando

os três mas seus e áreas até então existem muitas aplicações muitos tipos de máquinas térmicas mas um princípio fundamental é a transformação de calor em energia cinética é isso as máquinas térmicas elas convertem o calor em outras formas de energia agora a usualmente energia cinética agora não há necessidade de se utilizar o vapor o vapor é bastante comum na realidade nas grandes usinas mas o cloud então chama a atenção para isso na próxima é a experiência né onde ele vai agora falar de um motor o motor diz tirem na e é sempre importante chamar a

atenção para o fato de que um motor sempre ele funciona em ciclos né começa depois de um ciclo ele volta à situação original no diagrama por exemplo pv ele começa com uma pressão um certo volume e depois de um ciclo volta de novo as condições iniciais aos mesmos valores de pv neste então o cláudio vai agora falar dessa máquina disse lin e opera em ciclos e aí a gente vai poder comentar um pouco até mesmo sobre o conceito de trabalho porque aqui um bom momento na nesse ponto aqui é pra gente falar em trabalho né

bom então aqui nós vamos mostrar um tipo de máquina que não usa a vapor é no passado se utilizar muitas máquinas a vapor né mas eles tinham um inconveniente né as caldeiras explodiam com mais facilidade explodir morreu muita gente né e um padre um sacerdote escocês ele sensibilizado com esse tipo de acidente é que ocorria freqüentemente ele falou não é acho que é possível inventar uma máquina que denunciava por que então não tem esse perigo de explosão do ano então ele desenvolveu uma máquina essa máquina não é muito utilizada nem que não foi muito utilizado

mas é uma máquina é bem eficiente lógico que não gerava muita potência né como as máquinas a vapor que usava o ar quente ou frio basicamente ele funciona da seguinte maneira nem aqui eu tenho uma câmera é continuar aqui dentro então essa máquina styling em que é possível visualizar que está ocorrendo na esquerda depois que é feita em vidro não tem ar aqui tem umas bolinhas aqui né as bolinhas podem rodar pra lá e pra cá de forma folgada dentro do tubo isso aqui ligado aqui nunca estão que no caso é uma seringa então aqui

um irmão só pra segurar para amanhã terei aqui a fonte de calor então vamos começar bom o aquecimento do vidro vai aquecer o ar que está aqui vai sofrer então uma expansão não é que eu vejo a pressão do ar é que vai ser vai ser a que vai aumentando então com isso essa pressão vai fazer com que o pistão suba aqui certo né então o trabalho está sendo realizado aqui a força deslocamento a rã e conforme esse negócio sob o pistão sobe por gravidade as bolinhas vão pular de lá de interessante com wallyson para

esse lado estão desce a a a8 começou é o ciclo foi iniciado começa o ciclo termina aí jovens e guido terminou e aproveitar esse movimento ligado num iraque transformado em um movimento circular por exemplo que eu tenho há uma combustão externa vamos tentar entender o que ocorre aqui então inicialmente o ar estava frio e eu aqueci conforme o aquece a pressão aumenta e ele vai empurrando aqui um embrulho agora conforme ele sobe por gravidade as bolinhas vão pra caramba pra cá e ele ocupa o lugar do ar quente estava aqui um ar quente então vem

pra cá e aqui tá frio a então quando ele vem pra cá o ar se resfria diminui a pressão na raehk com isso o pistão desce certo agora quando ele desce o ar quente ward que estava frio novamente vai pra fonte quente né e nova doença 11 minutos e começa de novo não tem um ciclo aí que eu tenho sim né é é uma hora tem um diagrama tv net tv então eu tenho aqui o início eu tenho que uma isoterm depois eu tenho que uma isuzu o volume é trica a só que nesse caso

a pressão diminui mas não realiza trabalho né não valia o muro no mezanino nem repressão e deixa esfriou a rã e novamente ele aumenta que a pressão aumenta o volume diminui e de novo ele sobe aqui mantendo o volume aumentando a pressão aumenta para o ganho de energia dado por essa área a isso também no interior do ciclo né então esse é o ciclo de slimmy né lo aqui como essa agora existem vários tipos de motores tinga por exemplo essa outra aqui ele já transforma o movimento de vaivém movimento circular que eu tenho é dois

pistões aqui e um outro aqui agora o pistão que realiza trabalho né nesse caso do vidro estão aqui e eu trabalho o pistão de trabalho dessa máquina está aqui olha o segundo segundo esse que é de fato realiza trabalho esse outro ele não realiza trabalho ele é simplesmente usado para fazer o papel da une em alguma substância que lhe comprimida isso é o araguaia no ataque ele tem essa câmera desligada aqui o aquece impulso que estão aqui ó quando esse pistão é empurrado a gente pode perceber que esse lindo aqui né ele ocupa o lugar

do ar quente que está aqui eo ar quente vem aqui pra essa parte de cá e é resfriar então isso aqui faz o papel das bolinhas é que eu tinha lá a a ele apenas troca o pistão folgado na verdade ele faz a troca do ar quente pra cá ver porque fica frio diminui a pressão e assim por diante então vamos ver como é que ele funciona então ligando aqui a chama novamente o ar aqui vai se aquecer tá acontecendo com no caso anterior né esá na verdade só não duvido mas é dessa máquina que

precisa ter um volante é porque ele não começa sozinho por inércia que ele começa a girar então tem que ter um volante então tem alguns inconvenientes essa máquina precisa dar início à arrancada que tem um volante porque ele tem que fazer com que o pistão vai volta porém necessária essa questão que está aqui atrás então você tem que dar um tranco inicial zé nóis é como os carros bem antigamente não existia uma manivela para começar é nesse caso não precisaria dúvida porque ali ou as bolinhas caem por gravidade nesse caso não tem que ter um

olha aí você está conversando é convertendo o calor nem e genética teza terá isso é isso que uma máquina térmica faz né o interessante é muito bom [Música] [Música] [Música]