segunda-feira, 13 de outubro de 2014

A Termodinâmica e a Revolução Industrial

Para muitos, o estudo da Revolução Industrial fica restrito as disciplinas de história ou geografia. Foi neste época, com o desenvolvimento das máquinas à vapor e seu entendimento, que surgiu o estudo da Termodinânica. Esta ciência está fortemente ligada ao desenvolvimento da mecânica clássica e quântica, do eletromagnetismo e da cinética química. 
Charles Chaplin: cena do filme Tempos Modernos

 Na área de Engenharia, principalmente a Engenharia Mecânica, a Termodinâmica é essencialmente importante, pois o desenvolvimento de motores à vapor, motores a combustão e até mesmo a geração de eletricidade mais eficientes dependem deste conhecimento.

Pode-se dizer que a termodinâmica sugiu no ano de 1650 com o desenvolvimento da primeira bomba à vácuo. Seu desenvolvedor, o alemão Otto Von Guerickle, um engenheiro, militar, político e diplomata que defendia a existência do vácuo. Sabendo dessa proeza, anos depois Robert Boyle e Robert Hook constroem uma bomba de ar. Foi com essa bomba que Robert Boyle estabeleceu a relação de que PV = constante, já discutido em outro post. Uma coisa curiosa, é que antes de Boyle formular sua Lei, um associado dele, Denis Papin construiu um digestor ósseo (marmita de Papin) , sendo este, um recipiente fechado com uma tampa hermética que libera o vapor quando uma alta pressão é alcançada. Projetos posteriores incorporaram uma válvula de liberação de vapor, evitando assim, a explosão do reservatório.  Poderiam perguntar: igual a uma panela de pressão!!? Exatamente!! Uma outra revolução na cozinha moderna é a panela de pressão que diminui o tempo de cozimento dos alimentos. 

Papin, ao observar o ritmo frenético da válvula subindo e descendo já imaginou um motor a pistão e cilindro, igual aos dos automóveis a combustão. Por não ter insistido em seu invento, Thomas Savery construiu o primeiro motor, um tanto quanto ineficientes, mas chamando a atenção de Sadi Carnot.

Máquina de bombear água de Newcoman
Já a máquina a vapor, criada por Thomas Newcomen, um Inventor, ferreiro e mecânico inglês nascido em Dartmouth, Devon, England, que a partir do aperfeiçoamento do modelo de Thomas Savery, de quem era sócio, criou (1712) uma nova máquina a vapor para drenagem de minas, denominada de pistão de Newcomen. Essa máquina possuía uma viga horizontal à semelhança de uma gangorra, da qual pendiam dois êmbolos, um em cada extremidade. Um êmbolo permanecia no interior de um cilindro e quando o vapor penetrava no cilindro, forçava o êmbolo para cima e acarretava a decida de outra extremidade. Borrifava-se água fria no cilindro, o vapor se condensava e o vácuo sugava o êmbolo de novo para baixo. Isto elevava o outro extremo da viga, que se ligava ao êmbolo de uma bomba na mina. Assim fez combinar o pistão como um meio de aproveitar tanto a expansão do vapor, na subida, com o vácuo repentino devido à condensação do vapor, na descida. 

Este seu invento foi um marco na Revolução Industrial e serviu de base histórica para a mecanização de toda a indústria. Com sua engenhosidade criou uma máquina a vapor como um engenho prático, suficientemente poderoso para garantir muitas minas inglesas contra inundações. Durante cinqüenta anos que se seguiram, sua máquina foi usada para bombeamento, sempre que não havia energia hidráulica à disposição. Porém sua principal inviabilização para outros propósitos era seu grande consumo de combustível. 

Com seu assistente bombeiro John Cawley, tornaram-se os precursores da máquina a vapor, ao pesquisarem sobre o assunto por mais de dez anos. Ambos desenvolveram um novo conceito: o uso de um conjunto cilindro-pistão para o bombeamento de água, constituindo a primeira máquina térmica, pois seu funcionamento era cíclico. Morreu em Londres deixando a idéia básica para os trabalhos do engenheiro civil John Smeaton (1724-1792), de James Watt (1736-1819), mecânico escocês que aperfeiçoou o modelo de Newcomen (1765). Um inglês, George Stephenson (1781-1848), revolucionou os transportes com a invenção da locomotiva a vapor (1814).

Fontes:

  • http://www.dec.ufcg.edu.br/biografias/ThomaNew.html
  • http://polemicascmm.blogspot.com.br/2012/08/termodinamica-e-revolucao-industrial.html
  • http://pt.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%B3ria_da_termodin%C3%A2mica

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