Conteúdos

Este roteiro de estudos tem como objetivo apresentar o funcionamento das máquinas térmicas, explicando como elas transformam energia térmica em trabalho mecânico. Serão abordados conceitos como fonte quente, fonte fria, rendimento, ciclo de funcionamento e aplicações no cotidiano. Ao longo das etapas, o estudante responderá a perguntas orientadoras, assistirá a um vídeo e resolverá exercícios para consolidar a aprendizagem.

Objetivos

• Compreender o funcionamento de uma máquina térmica;
• Identificar os elementos que compõem uma máquina térmica;
• Calcular o rendimento de máquinas térmicas; e
• Relacionar máquinas térmicas com situações do cotidiano.

Conteúdos / Objetos do conhecimento:

• Energia térmica;
• Trabalho mecânico;
• Máquinas térmicas;
• Rendimento; e
• Segunda Lei da Termodinâmica.

Palavras-chave:

Máquinas térmicas. Calor. Trabalho. Rendimento. Termodinâmica.

Proposta de trabalho:

O objetivo da aprendizagem é compreender como as máquinas térmicas convertem calor em trabalho mecânico e por qual razão nenhuma delas possui rendimento de 100%.

Explore os materiais sugeridos, respondendo às perguntas orientadoras durante a leitura. Faça anotações das principais ideias e registre dúvidas para discussão em sala. Ao final dos estudos, elabore um pequeno resumo e resolva os exercícios propostos.

1ª Etapa: Conceito de máquina térmica

Pergunta orientadora: O que é uma máquina térmica e como ela funciona?

Máquinas térmicas: fórmulas, ciclo, exercícios – Mundo Educação

Acesso em: 16 de julho de 2026.

A partir da leitura, responda:

1) O que é uma máquina térmica?

2) Quais são os três elementos essenciais para seu funcionamento?

3) Cite dois exemplos de máquinas térmicas presentes no cotidiano.

Para saber mais, assista:

Acesso em: 16 de julho de 2026.

Gabarito da 1ª etapa:

1)  Máquina térmica é um dispositivo que transforma parte da energia térmica em trabalho mecânico.

2) Fonte quente, fonte fria e fluido de trabalho.

3) Motor de automóvel, locomotiva a vapor, turbinas de usinas termoelétricas.

2ª Etapa: Rendimento das máquinas térmicas

Pergunta orientadora: Como calcular o rendimento de uma máquina térmica?

• Rendimento das máquinas térmicas – Brasil Escola
  Acesso em: 16 de julho de 2026

Depois de ler, responda:

1) O que representa o rendimento de uma máquina térmica?

2) Por que nenhuma máquina térmica possui rendimento de 100%?

3) Escreva a expressão matemática do rendimento.

Gabarito da 2ª etapa:

1) É a razão entre o trabalho realizado e o calor recebido da fonte quente.

2) Porque parte do calor recebido é obrigatoriamente transferida para a fonte fria, conforme a Segunda Lei da Termodinâmica.

3)

Onde:

Qh: Calor recebido
Qc: Calor rejeitado
W: Trabalho realizado

3ª Etapa: Cheque seus conhecimentos

Resolva as questões abaixo:

1) Uma máquina térmica recebe 800 J de calor da fonte quente e realiza 240 J de trabalho. Qual é o rendimento da máquina?

2) Uma máquina recebe 1200 J de calor e rejeita 450 J para a fonte fria:

a) Qual o trabalho realizado?
b) Qual o rendimento?

3) Assinale a alternativa correta.

I. Toda máquina térmica necessita de uma fonte quente.
II. É possível construir uma máquina térmica com rendimento de 100%.
III. Parte do calor recebido sempre é rejeitada para a fonte fria.

a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) I e III.
d) I, II e III.

4) Explique por que o motor de um automóvel aquece durante seu funcionamento.

5) Cite três aplicações das máquinas térmicas no cotidiano

6) Uma máquina térmica recebe 1000 J de calor da fonte quente e rejeita 400 J para a fonte fria:

a) Qual o trabalho realizado pela máquina?
b) Qual o rendimento da máquina?

7) Uma máquina térmica possui rendimento de 25% e recebe 2000 J de calor da fonte quente:

a) Qual o trabalho realizado?
b) Quanto calor foi rejeitado para a fonte fria?

8) Uma máquina realiza 360 J de trabalho ao receber 900 J de calor. Determine o rendimento da máquina térmica.

9) Assinale a alternativa correta:

a) Toda a energia térmica recebida pode ser transformada em trabalho.
b) Uma máquina térmica não precisa de fonte fria.
c) Toda máquina térmica possui rendimento inferior a 100%.
d) Quanto maior o calor rejeitado, maior o rendimento.

10) Um motor recebe 5000 J de calor e rejeita 3000 J para a fonte fria:

a) Determine o trabalho realizado.
b) Calcule o rendimento.

Gabarito da 3ª etapa:

1)

Resposta: o rendimento é de 30%.

2) Trabalho:

Rendimento:

Resposta: o rendimento é de 62,5%.

3) Resposta correta: alternativa C.

4) Porque nem todo o calor é transformado em trabalho. Parte da energia é dissipada para o ambiente na forma de calor.

5) Exemplos:

Motores de automóveis;
Usinas termoelétricas;
Turbinas de aviões; e
Locomotivas a vapor.

6)

Resposta: o rendimento da máquina térmica é de 30%.

7)

a)

Isolando o trabalho:

Resposta: O trabalho realizado foi de 500J.

b)

Resposta: O calor rejeitado para a fonte fria foi de 1500J.

8)

Resposta: o rendimento da máquina é de 40%.

9) Alternativa C: Toda máquina térmica possui rendimento inferior a 100%.

10)

a)

Resposta: o trabalho realizado é de 2000J.

b)

Resposta: o rendimento da máquina é de 40%.

Compreender o funcionamento das máquinas térmicas é perceber como os princípios da física estão presentes em diversas tecnologias do nosso cotidiano. Desde os motores dos automóveis até as usinas geradoras de energia, essas máquinas demonstram como a energia térmica pode ser transformada em trabalho, evidenciando a importância da Termodinâmica para o desenvolvimento científico e tecnológico.

Bons estudos!

Roteiro de estudos elaborado pela Prof. Gabriela Ribeiro do Prado.

Revisão textual: Professora Daniela Leite Nunes.

Coordenação Pedagógica: Prof.ª Dr.ª Aline Monge.

Crédito da imagem: ezypix – Getty Images