Qual a importância da máquina de Heron para humanidade?
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Máquinas térmicas são máquinas capazes de realizar trabalho a partir da variação de temperatura entre uma fonte fria e uma fonte quente. A grande maioria dessas máquinas retira calor de uma fonte quente. Parte desse calor realiza trabalho e a outra parte é jogada para a fonte fria, definindo, dessa forma, a eficiência da máquina. Uma máquina térmica tem maior eficiência quando ela transforma mais calor em trabalho, portanto, rejeita menos calor para a fonte fria.
No século passado, os cientistas estabeleceram de forma definitiva que o calor é uma forma de energia. No entanto, na Antiguidade já se sabia que o calor pode ser utilizado para produzir vapor e que este, por sua vez, poderia ser utilizado para realizar trabalho mecânico. Foi essa ideia que o inventor grego Heron teve no século I d.C. Heron construiu um dispositivo que era constituído por uma esfera de metal com dois furos, dos quais escapava ar quente (vapor) que era proveniente do aquecimento da água.
Hoje, em linguagem moderna, o dispositivo criado por Heron é uma máquina térmica, ou seja, um dispositivo que transforma calor em trabalho mecânico. Contudo, o dispositivo criado por Heron não foi utilizado para produzir grandes quantidades de energia mecânica. Somente no século XVIII foram construídas as primeiras máquinas capazes de realizar trabalhos em grandes escalas, ou seja, trabalhos industriais.
As primeiras máquinas do século XVIII tinham rendimentos muito baixos, ou seja, consumiam grandes quantidades de combustível e realizavam pequenos trabalhos. Foi por volta de 1770 que o inventor escocês James Watt apresentou um modelo de máquina que substituiu as máquinas que até então existiam, pois era mais eficiente e apresentava enormes vantagens. De maneira bem simplificada, podemos dizer que a máquina proposta por Joule retirava calor de uma fonte quente; com parte desse calor ele realizava um trabalho movendo um pistão e o restante ele rejeitava para uma fonte fria.
A máquina proposta por Watt foi empregada nos moinhos e no acionamento de bombas d’água inicialmente, mas posteriormente passou a ser empregada nas locomotivas e nos barcos a vapor. Ela ainda passou a ser muito utilizada nas fábricas como meio para acionar dispositivos industriais. Esse foi um dos fatores que motivaram a Revolução Industrial.
Resposta:
Com a Revolução Industrial, as máquinas substituíram várias ferramentas e eliminaram algumas funções antes exercidas pelos operários. Nessa época, as máquinas térmicas foram mais utilizadas, a máquina térmica é um dispositivo que transforma calor em trabalho mecânico e o próprio inventor grego Heron. Somente no século XVIII vieram a ser construídas as primeiras máquinas térmicas capazes de realizar trabalho em escala industrial.
As primeiras máquinas térmicas, inventada no século XVIII, consumiam grande quantidade de combustível para produzir um trabalho relativamente pequeno. Por volta de 1770, o inventor escocês James Watt apresentou um novo modelo de máquina térmica que veio substituir, com enormes vantagens as máquinas já existentes. a máquina de Watt funcionava da seguinte maneira: o vapor formado na caldeira à alta pressão penetra no cilindro através de uma válvula A que está aberta (neste momento uma outra válvula B está fechada). O pistom, é então, empurrado pelo vapor colocando em rotação uma roda a ele acompanhada. Quando o pistom se aproxima da extremidade do cilindro, a válvula A é fechada e a B é aberta, permitindo o escapamento do vapor para o condensador, o qual é continuamente resfriado por um jato de água fria. Assim o vapor se condensa, ocasionando uma queda de pressão no interior do cilindro, fazendo com que o pistom retorne à posição inicial. A válvula B é então fechada, enquanto a A é aberta, permitindo nova adimissão de vapor no cilindro, repetindo-se o ciclo. Desta maneira, a rota acoplada no pistom se manterá continuamente em rotação.
A máquina a vapor de Watt passou a ser amplamente usada nas fábricas, sendo consideradas um dos fatores que provocaram a famosa Revolução Industrial.