a) A máquina de Heron não tinha nenhuma aplicação prática, porém apresentou resultados que contribuíram para os estudos da energia térmica. Com base no funcionamento de uma máquina térmica, e utilizando a descrição dada, tente explicar como funcionava a máquina de Heron. Resposta pessoal. b) A máquina de Heron era considerada uma máquina térmica. Por quê?
2. Que relação é possível fazer entre o equilíbrio termodinâmico e o funcionamento de uma máquina térmica?
B
C
D
ENCYCLOPAEDIA BRITANNICA / ALAMY / FOTOARENA
ATIVIDADES 1. Nesta atividade, procure reforçar as transformações de energia realizadas pela máquina de Heron. Primeiramente, a energia química do carvão é transformada em energia térmica, a qual é transformada em energia mecânica. Ao explicar o seu funcionamento, retome o princípio da ação e reação de Newton. No caso, o vapor quente que sai pelos tubos faz uma ação no ar do ambiente. Por sua vez, o ambiente tem uma reação a essa força e, assim, gera uma ação nos tubos e na esfera metálica, resultando no seu movimento. 1. a) Espera-se que os alunos expliquem que, quando está queimando, o carvão aquece a água no interior do recipiente a qual entra em ebulição. O vapor gerado passa pelos tubos, entra na esfera e sai pelos tubos B e C, que, por estarem posicionados com as saídas de maneira oposta, fazem a esfera girar. 2. Exemplifique esse conceito com o caso da locomotiva a vapor. Nessa situação, no momento em que o vapor aquecido é colocado no cilindro, há uma quebra do equilíbrio mecânico, pois as forças que atuam no pistão não se anulam, e térmico, pois os dois lados do pistão estão em temperaturas diferentes. Devido à tendência de se restabelecer o equilíbrio termodinâmico, o pistão se movimenta. Esse equilíbrio é novamente quebrado quando mais vapor quente é adicionado no cilindro.
Representação da máquina de Heron.
3. Observe as informações sobre o funcionamento de uma usina termonuclear. Em seguida, leia o texto referente a esse tipo de usina.
Perfil esquemático de uma usina nuclear torre de transmissão
vaso de contenção
5
reator pressurizador vapor
vapor de pressão barras de combustível (urânio)
4 1
gerador
3 turbina condensador bomba
gerador de vapor 2 bomba principal de refrigeração do reator circuito primário circuito secundário
água
bomba
bomba
tanque de água de alimentação
ESTÚDIO AMPLA ARENA
ORIENTAÇÕES DIDÁTICAS
1. b) Sim. Porque ela transformava a energia térmica liberada pela queima de um combustível em energia mecânica, promovendo um movimento, no caso, girar a esfera. 2. Para funcionar, uma máquina térmica precisa estar fora do NÃO ESCREVA equilíbrio termodinâmico. No motor, ocorre a alteração de diversas NO LIVRO. propriedades, como temperatura, volume e pressão. Ao tentar se ATIVIDADES aproximar novamente de um equilíbrio termodinâmico, ocorre o movimento, porém um novo ciclo se reinicia, de forma que o motor permanece em funcionamento, conforme a energia térmica liberada pela queima do carvão é inserida no sistema. 1. A imagem mostra um equipamento chamado máquina de Heron. Heron (c. 10 d.C.-c. 85 d.C.) foi um estudioso grego dedicado à Matemática e à Engenharia. Esse equipamento era composto de uma esfera metálica (A) contendo dois tubos abertos (B e C) e dois tubos conectados ao recipiente (D), que ficava cheio de água. A esfera era apoiada de maneira que ficasse livre para girar. Abaixo do recipiente era colocado carvão (representado pelo fogo). A
Esquema mostrando o funcionamento de uma usina termonuclear. (1) A energia térmica liberada das barras de combustível (urânio) aquece uma porção de água que está em contato com ele e que fica em um circuito primário. (2) A água do circuito primário, superaquecida, é direcionada até o circuito secundário. (3) A água no interior do circuito secundário é aquecida por condução do calor proveniente da água do circuito primário. A água desses dois circuitos não entra em contato. (4) A água do circuito secundário entra em ebulição, e o vapor formado é direcionado para girar as pás de uma turbina, onde um gerador transforma a energia mecânica desse movimento em energia elétrica. (5) A energia elétrica é distribuída para casas e indústrias por meio de uma rede de transmissão. IMAGENS FORA DE PROPORÇÃO.
AS CORES NÃO SÃO REAIS.
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