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O que é a força motriz?

Vamos entender mais sobre a termodinâmica e o que é a força motriz.

A força motriz é muito utilizada quando o assunto é termodinâmica. Significa, de maneira resumida, uma força que impulsiona, que faz mover ou ocasiona movimento de alguma máquina ou algum objeto.

É muito utilizada no sentido figurado dentro de empresas e ocasiões do dia a dia nas quais representa o motivo para alguma ação ou atitude. Neste texto, vamos entender mais sobre a termodinâmica e o que é a força motriz.

Termodinâmica

A palavra termodinâmica vem do grego therme que significa calor + dynamis que significa movimento. 

Logo, a termodinâmica é uma área da física que estuda os processos de troca de calor entre sistemas ou entre um sistema e sua vizinhança observando as variações da temperatura, da pressão e do volume e como elas interferem nos sistemas físicos.

Os estudos da área de termodinâmica iniciaram durante a revolução industrial, a partir da necessidade da criação e do aumento da eficiência das primeiras máquinas a vapor.

Em 1824, o físico, matemático e engenheiro mecânico Sardi Carnot foi tido como “o pai da termodinâmica” com seu estudo “Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo”, que trouxe as relações energéticas básicas entre a máquina de Carnot, o ciclo de Carnot e a potência motriz.

Sadi Carnot ficou conhecido como “o pai da termodinâmica”.

Inclusive, você sabe por que o motor elétrico é tão importante?

O que é a força motriz?

Também chamada de energia motriz ou potência motriz, a força motriz é um agente usado para transmitir movimento a uma máquina. Geralmente, é definida como um agente natural, como água, vapor, vento, eletricidade etc.

Entretanto, o termo também pode definir uma locomotiva ou um motor, por exemplo, que fornecem a potência motriz de um sistema.

Em resumo, pode ser definida como um sinônimo para qualquer trabalho, força ou potência que produz um efeito de movimento, dependendo do contexto da discussão.

Força motriz na prática

A força motriz está presente no nosso dia a dia impulsionando movimentos em vários setores das indústrias, no trânsito e na energia que chega até a nossa casa. Vamos ver alguns exemplos? 

A primeira força motriz

Antigamente, a força motriz dos equipamentos era a força humana ou animal. O primeiro equipamento a substituir essa força por uma natural foi a roda d’água no século I. As rodas d’água se popularizaram na Europa e eram usadas na moagem de grãos e na irrigação.

Automóveis

Em um automóvel, o torque é o responsável pela capacidade de o motor produzir força motriz, ou seja, o movimento giratório. Essa força faz com que o veículo saia da inércia e possa arrancar e subir ladeiras sem que o condutor precise efetuar muitas trocas de marchas.

A embreagem, localizada entre o volante do motor e a caixa de câmbio, permite desligar a energia motriz da parte restante da transmissão.

Usinas hidrelétricas

Usinas hidrelétricas são conjuntos de construções que têm o objetivo de obter energia elétrica e necessitam de uma quantidade abundante de água como força motriz. Quando há quantidade em excesso de água, a força motriz é armazenada em grandes reservatórios.

Usinas eólicas

As usinas eólicas utilizam o vento como força motriz para gerar energia. O vento representa um recurso natural abundante e limpo, logo, a produção energética por meio dessa força motriz apresenta baixo custo. Conheça os principais parques eólicos do Brasil.

Indústrias

A força motriz atua em motores de diversos tipos, aplicados a máquinas e a sistemas nos quais se requer movimento, com funções imprescindíveis em várias indústrias e serviços.

Para finalizar, há ainda uma força motriz muito difundida no sentido figurado por palestrantes, líderes e pensadores no mundo todo. Como já diria Albert Einstein:

“Há uma força motriz mais poderosa que o vapor, a eletricidade e a energia atômica: a vontade.”

Entendendo a Termodinâmica

A termodinâmica é a área da física que busca explicar os mecanismos de transferência de energia térmica para que estes realizem algum tipo de trabalho.

A termodinâmica é um ramo da física que estuda as relações entre calor trocado e o trabalho realizado em um determinado processo físico, que envolve a presença de um corpo e/ou sistema e o meio exterior. É através das variações de temperatura, pressão e volume, que a física busca compreender o comportamento e as transformações que ocorrem na natureza.

O nome vem do grego onde therme significa calor e dynamis significa movimento. De uma forma mais simplificada, a termodinâmica é a área da física que busca explicar os mecanismos de transferência de energia térmica para que estes realizem algum tipo de trabalho. 

Essa ciência teve um grande impulso durante a revolução industrial, quando o trabalho que era realizado por homens ou animais começou a ser substituído por máquinas. Os trabalhos dos cientistas da época levaram-nos a duas leis muito amplas e aplicáveis a qualquer sistema na natureza. Para entender as leis da termodinâmica, precisamos antes entender alguns conceitos básicos, como:

 

O que é calor?

O conceito de calor determina que ele é a energia térmica em trânsito. Ocorre em razão às diferenças de temperatura entre os corpos e sistemas envolvidos.

O que é energia?

Segundo o conceito usado na física, energia é a capacidade que um determinado corpo tem de realizar trabalho.

 

Primeira Lei da Termodinâmica

A primeira lei diz que a variação da energia interna de um sistema pode se expressar através da diferença entre o calor trocado com o meio externo e o trabalho realizado por ele durante uma determinada transformação. Nessa lei, são estudadas algumas transformações:

Transformação isobárica, em que a pressão é constante, podendo variar somente o volume e a temperatura.

Transformação isotérmica, a temperatura é constante e variam somente a pressão e o volume.

Transformação isocórica ou isovolumétrica, em que o volume é constante e variam somente a pressão e a temperatura.

Transformação adiabática, é a transformação gasosa em que, no entanto, o gás não troca calor com o meio externo. Seja por estar termicamente isolado, ou ainda porque o processo acontece de forma muito rápida, fazendo com que o calor trocado seja desprezível.

 

Segunda Lei da termodinâmica

A Segunda Lei da Termodinâmica foi enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, ela faz restrições para as transformações que são realizadas pelas máquinas térmicas, como por exemplo, um motor de uma geladeira.

Segundo Carnot, o enunciado é:

“Para que um sistema realize conversões de calor em trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que é parcialmente convertida em trabalho, e a quantidade de calor restante é rejeitada para a fonte fria.”

 

Aplicações da termodinâmica

Ciência dos materiais: é a ciência que estuda meios para obtenção de novos tipos de materiais, com propriedades químicas e físicas bem definidas. Podemos dizer que a termodinâmica é uma das bases da engenharia dos materiais, pois os processos de fabricação de novos materiais envolvem muito a transferência de calor e trabalho para as matérias primas.

Indústrias: os processos industriais transformam matéria-prima em novos produtos usando máquinas e energia. Na indústria de laticínios, a transferência de calor é usada na pasteurização e na fabricação de queijos e manteiga. Nas siderúrgicas, as altas temperaturas dos fornos causam a fusão de várias substâncias, permitindo a sua combinação e produzindo diferentes tipos de aço.

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Fundição / Museu WEG – a matéria prima é transformada usando calor

Arquitetura: o desenho e a construção de habitações também devem levar em consideração os aspectos de troca de energia. É que nosso organismo só pode sobreviver em uma pequena faixa de temperatura onde nosso metabolismo é mais eficiente, por isso nos sentimos melhor quando a temperatura do meio ambiente está em torno dos 20°C.

Os projetos urbanos e residenciais levam isto em consideração, junto ao bom aproveitamento dos recursos naturais. Um exemplo é o uso da energia solar para substituir aquecedores de água que funcionam com energia elétrica ou com queima de combustível.

Agora você já sabe: termodinâmica é calor, energia e movimento! Para ler mais conteúdos como esse, fique de olho em nossa página do Facebook! <3