MDBF Máquinas Térmicas: Exercícios para 7º Ano com Gabarito
A compreensão das máquinas térmicas é fundamental para estudantes do 7º ano que desejam entender os conceitos básicos de termodinâmica e seus aplicações no cotidiano. Este artigo foi elaborado para auxiliar estudantes de modo didático, apresentando exercícios com gabarito, explicações detalhadas, tabelas e dicas de estudo. Vamos explorar o tema de forma clara, objetiva e otimizada para mecanismos de busca (SEO).
Introdução
As máquinas térmicas desempenham papel essencial na transformação de energia térmica em trabalho mecânico. Desde motores de carros até usinas de energia, esses dispositivos utilizam princípios físicos que envolvem calor, trabalho, energia e eficiência. Compreender esses conceitos é importante, pois eles estão presentes em várias áreas da engenharia e tecnologia.
Neste artigo, você encontrará exercícios específicos para o 7º ano escolar, acompanhados de gabarito, explicações detalhadas, perguntas frequentes e referências para aprofundamento.
O que são Máquinas Térmicas?
Definição
Máquinas térmicas são dispositivos que convertem energia térmica em trabalho mecânico. Elas operam baseadas nos princípios da termodinâmica, utilizando fontes de calor para gerar movimento ou energia útil.
Exemplos de Máquinas Térmicas
- Motores de veículos automotores
- Turbinas de usinas de energia
- Freezers e refrigeradores
Como Funcionam?
Essas máquinas geralmente funcionam em ciclos, nos quais há troca de calor com o ambiente, realização de trabalho e mudanças de energia no sistema.
Conceitos Importantes de Máquinas Térmicas (Revisão Rápida)
| Conceito | Definição |
|---|---|
| Calor (Q) | Transferência de energia pela temperatura |
| Trabalho (W) | Energia transferida por força ao mover um objeto |
| Eficiência (η) | Relação entre trabalho realizado e energia fornecida |
| Ciclo termodinâmico | Sequência de processos que uma máquina térmica realiza para gerar trabalho |
Exercícios sobre Máquinas Térmicas para 7º Ano com Gabarito
Exercício 1
Questão: Uma máquina térmica realiza um ciclo no qual recebe 500 J de calor e realiza 150 J de trabalho. Qual é a eficiência dessa máquina?
Resolução:
Eficiência (η) = (Trabalho realizado / Calor recebido) × 100
η = (150 J / 500 J) × 100 = 30%
Resposta: A eficiência da máquina é de 30%.
Exercício 2
Questão: O que é o ciclo de Carnot e por que ele é importante para as máquinas térmicas?
Resposta:
O ciclo de Carnot é um ciclo teórico que representa a máquina térmica mais eficiente possível operando entre duas fontes de calor de temperaturas diferentes. Ele é importante porque serve como ideal de eficiência que todas as máquinas térmicas reais buscam alcançar.
Exercício 3
Questão: Complete a tabela abaixo com as informações corretas:
| Tipo de Máquina Térmica | Processo Principal | Uso Comum |
|---|---|---|
| Motores de automóveis | Combinação de combustão e movimento mecânico | Transporte terrestre |
| Turbinas a gás | Queima de combustível para gerar energia | Geração de eletricidade |
| Refrigeradores | Transferência de calor do interior para fora | Conservação de alimentos |
Exercício 4
Questão: Explique por que a eficiência de uma máquina térmica nunca atinge 100%.
Resposta:
Porque, segundo a Segunda Lei da Termodinâmica, há perdas de energia na forma de calor dissipada e resistência, impossibilitando a conversão completa de energia térmica em trabalho sem perdas.
Exercício 5
Questão: Uma máquina térmica recebe 1000 J de calor de uma fonte quente e realiza trabalho de 200 J. Quanto de calor é rejeitado para a fonte fria?
Resolução:
Q_rejeitado = Q_recebido - W
Q_rejeitado = 1000 J - 200 J = 800 J
Resposta: A quantidade de calor rejeitada é 800 J.
Importância das Máquinas Térmicas no Nosso Dia a Dia
As máquinas térmicas estão presentes em muitas tecnologias essenciais para nossa rotina, como:
- Motores de carros
- Usinas de energia elétrica
- Ar-condicionados e refrigeradores
Entender seu funcionamento contribui para uma compreensão mais ampla da tecnologia e do impacto ambiental de seu uso.
Dicas de Estudo para os Exercícios de Máquinas Térmicas
- Estude os conceitos básicos de termodinâmica. Entenda calor, trabalho, energia e eficiência.
- Pratique resolvendo exercícios. Quanto mais você treinar, melhor compreenderá os processos.
- Use esquemas e desenhos. Visualize os ciclos e processos para facilitar a compreensão.
- Aposte em bancos de questões online, como o Brasil Escola e Hora do Enem, que oferecem questões de vestibular e ensino médio.
Perguntas Frequentes (FAQs)
1. O que é eficiência de uma máquina térmica?
A eficiência de uma máquina térmica indica a porcentagem de energia térmica que ela consegue transformar em trabalho útil. Quanto maior a eficiência, mais eficiente é a máquina.
2. Por que as máquinas térmicas nunca atingem 100% de eficiência?
Por causa das leis da termodinâmica, especialmente a Segunda Lei, há perdas de energia na forma de calor, que impedem uma conversão total de energia térmica em trabalho.
3. Como melhorar a eficiência de uma máquina térmica?
Utilizando materiais de baixa resistência, operando em temperaturas mais altas e com ciclos mais eficientes, é possível aumentar a rendimento, embora nunca atingindo o 100%.
4. Qual a relação entre energia térmica e trabalho?
A energia térmica é convertida em trabalho por meio de processos internos na máquina, que podem ser mais ou menos eficientes dependendo do ciclo de operação.
Conclusão
Compreender os conceitos e operações das máquinas térmicas é fundamental para o entendimento da física no cotidiano. Através dos exercícios apresentados, estudantes do 7º ano podem consolidar seus conhecimentos, identificar as aplicações práticas e desenvolver o raciocínio lógico necessário para resolver questões de física.
Lembre-se de que o estudo contínuo e a prática de exercícios são essenciais para dominar o tema e se sair bem em avaliações de ciências.
Referências
- BRASIL ESCOLA. Máquinas térmicas. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica
- GOLDBERG, D. (2010). Termodinâmica Básica. São Paulo: Editora Atual.
“A ciência é a grande ferramenta do homem para entender o mundo e transformar a sua realidade.”