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:
- Recebe uma quantidade de calor
, de uma fonte quente (reservatório de alta temperatura). - Converte parte desse calor em trabalho
. - Rejeita o calor restante
, para uma fonte fria (reservatório de baixa temperatura).
Pela primeira lei, num ciclo fechado vale
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
.
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.