\checkmark Mas como você define uma máquina térmica?

Passo 1

Estamos em termodinâmica e queremos entender o que é uma máquina térmica. Para isso, vamos usar dois princípios fundamentais: a primeira lei (conservação de energia) e o segundo princípio (inevitabilidade da rejeição de calor).

Passo 2

Uma máquina térmica é um dispositivo ou sistema que executa um ciclo termodinâmico fechado. Num ciclo fechado o estado inicial e o estado final coincidem, mas durante o ciclo há troca de calor e produção de trabalho.

Passo 3

Em cada ciclo a máquina térmica:
  1. Recebe uma quantidade de calor \,Q_h, de uma fonte quente (reservatório de alta temperatura).
  2. Converte parte desse calor em trabalho W.
  3. Rejeita o calor restante \,Q_c, para uma fonte fria (reservatório de baixa temperatura).
Pela primeira lei, num ciclo fechado vale
Q_h = W + Q_c.

Passo 4

O segundo princípio da termodinâmica nos diz que não é possível converter todo o calor em trabalho sem rejeitar algum calor para a fonte fria. Essa limitação é a razão de existirem sempre Q_c>0.

Resposta

Uma máquina térmica é um sistema que, operando em ciclo termodinâmico, retira calor de uma fonte quente, converte parte dele em trabalho e rejeita o restante a uma fonte fria, obedecendo à conservação de energia e ao segundo princípio da termodinâmica.

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