CONSTRUÇÃO DE PROTÓTIPOS DE SISTEMAS TÉRMICOS, COMO HÁ EXEMPLOS DOS BIOMAS E ECOSSISTEMAS, QUE VISEM A SUSTENTABILIDADE.

 A máquina térmica está associada ao estudo da termodinâmica. Segundo Çengel e Boles (2013), a termodinâmica poder ser definida como a ciência da energia. Embora as pessoas tenham uma ideia do que seja a energia, é difícil estabelecer uma definição exata. No entanto, podemos dizer que a energia tem a capacidade de causar alteração no sistema. Quando o princípio da conservação de energia é aplicado em sistemas térmicos, "passamos a chamá-lo de primeira lei da termodinâmica, ou seja, sempre que o calor for transferido para um sistema, ele se transformará em uma quantidade igual de outro tipo de energia" (HEWITT, p. 183, 2009). A primeira lei da termodinâmica explica as diversas variáveis envolvidas no processo físico, porém não menciona nada sobre a direção do processo. Potter e Somerton (2017) afirmam que a segunda lei da termodinâmica nos ajuda a estabelecer o sentido de um determinado processo. Essa lei também implica que a variação da entropia do universo após algum processo será sempre maior ou igual a zero. Um enunciado formulado por Kelvin para poder compreender a segunda lei da termodinâmica tem a seguinte forma: não há nenhum processo no qual calor é extraído de uma fonte e convertido inteiramente em trabalho útil, sem nenhuma outra consequência para o resto do universo. Isto é, o processo deve ser reversível. Como se trata de processos cíclicos, então a "formulação de Kelvin poderia ser enunciada assim: não há nenhuma máquina térmica operando ciclicamente capaz de remover calor de um reservatório e convertê-lo integralmente em trabalho" (OLIVEIRA; DECHOUM, p. 360, 2003).

A partir disso, podemos passar a compreender melhor como trabalham as máquinas térmicas, visto que estas funcionam em ciclos e são capazes de converter calor em trabalho (W). Esse tipo de dispositivo sempre vai operar entre duas fontes de calor, sendo elas: uma fonte quente, em que a temperatura é maior (𝑇𝑞), e uma fonte fria (𝑇𝑓), que contém uma temperatura menor. A base de seu funcionamento está relacionada à retirada de calor da fonte quente (𝑄𝑞), sendo que uma parte desse calor é convertida em trabalho mecânico e a outra parte é rejeitada para a fonte fria (𝑄𝑓).

As máquinas térmicas se diferem consideravelmente umas das outras, mas todas podem ser caracterizadas pelo seguinte: 1. RECEBEM calor de uma fonte de alta temperatura (energia solar, aquecedor a óleo, reator nuclear etc.); 2. CONVERTEM parte desse calor em trabalho (geralmente ocorrem na forma de um eixo rotatório); 3. REJEITAM o calor que não foi usado para um reservatório chamado fonte fria (atmosfera, rios etc.);

Ciclos termodinâmicos representam as transformações das condições termodinâmicas de uma substância. Na prática, os ciclos termodinâmicos idealizados simples são geralmente constituídos pelos quatro processos termodinâmicos descritos a seguir. • Processo adiabático: não há transferência de calor para dentro ou para fora do sistema (Q = 0); • Processo isotérmico: a temperatura do sistema permanece constante (T = const.); • Processo isobárico: a pressão do sistema permanece constante (p = const.); • Processo isocórico: o volume do sistema fechado permanece constante (V = const.).