Tenho percebido uma certa dificuldade de meus alunos em encontrar os valores de rendimento de motores térmicos para inserir em seus trabalhos. Proponho-me, portanto, a ajudá-los.
Primeiramente, o que é rendimento?
Rendimento, nesse contexto, é a relação entre o trabalho que uma máquina realiza e a energia que lhe é entregue. Assim:

R=^t/_E

Algumas máquinas têm rendimento muito alto, como um chuveiro ou ferro de passar, por exemplo, que convertem mais de 95% da energia que recebem na forma elétrica em térmica. Nenhuma máquina, entretanto, pode ter um rendimento acima de 100%. Isso significaria que ela está gerando energia "do nada". Aqui também já podemos dizer: Por definição, o rendimento de uma máquina que não realiza trabalho é zero. Esse é o caso da Eolipila. Também é o caso de qualquer motor feito para fins de demonstração, decoração, ou mesmo quando você acelera um motor qualquer que não realize trabalho algum além de manter-se funcionando. Mas, no caso de outros motores, vamos pensar no melhor rendimento possível para ele. O livro didático usado esse ano na escola (Física2, de Guimaraes, Piqueira e Carron) não traz uma tabela com os valores de rendimento das máquinas térmicas, mas o livro usado até o ano passado (coleção Física em contextos, de Pietrocola, Pogibin, Andrade e Romero) trazia essa:

Máquinas	Rendimento
Máquina a vapor simples (locomotiva)	6% a 8%
Turbina à vapor (usinas termoelétricas)	16% a 20%
Motor à gasolina (automóveis)	22% a 28%
Motor ciclo diesel (fábricas e locomotivas)	32% a 38%

Ficamos aqui com dois problemas: Um deles, fácil de resolver, é que a característica que diferencia o ciclo Diesel dos demais motores de combustão interna é a ausência de ignição externa: O Ciclo Diesel faz sua ignição por meio do aquecimento do ar comprimido em sua câmara de combustão. O outro: Motores ditos "à gasolina" têm, todos, um rendimento semelhante? Para responder à segunda questão, fui ver a comparação entre um motor dois-tempos e um quatro-tempos em situação de uso semelhante. O dado disponível confiável mais fácil de obter foi por meio de revista automotiva. Comparei o DKW-Vemag, um veículo com motor dois-tempos com o VW sedan 1500, o popular fuscão. As potências são similares (50 e 51cv, respectivamente), com câmbios de quatro marchas, transmitindo a potência às rodas por meio de cruzetas (bom, essa parte ficou meio tecnica demais, mas o importante é que é possível comparar os dois.). O consumo do carro com motor dois-tempos, em condições de estrada (da época, com médias entre 60 e 80 km/h) foi aferido pela revista Quatro Rodas e publicado em Agosto de 1961 (página 41), como 12,5 km/l. O consumo em condições de estrada do Volkswagen, aferido pela mesma revista e publicado 10 anos depois, foi de 11,7 km/l. Considerando-se tudo, ambos os modelos não ficam mal nesse aspecto ainda hoje, embora a potência e o perfil aerodinâmico de ambos deixem um pouco a desejar. Para fins de comparação: Um motor de dois-tempos em nível tecnológico similar a outro de quatro tempos pode ter menor aproveitamento de combustível, mas ele é compensado pela menor perda energética causada pelo menor número de agregados ao motor. Seria esse o caso do motor rotativo também? Comparando um motor Wankel (Mazda RX8) com um quatro-tempos da mesma época (BMW 330i geração E46) nota-se algo estranho: O BMW consome algo mais (10,4 km/l contra 11,23 do Mazda), mas a comparação já não é tão boa: O câmbio automático do carro alemão deveria deixá-lo em larga desvantagem, mesmo com potências e velocidades finais similares (o que significa que ambos os motores realizam trabalhos comparáveis). Para efeitos de uma comparação grosseira, entretanto, podemos encaixar o rendimento do Wankel como algo similar ao motor "à gasolina" genérico proposto pelo livro sem medo de errar por muito. (para essa comparação foram consultados dois sites: http://quatrorodas.abril.com.br/carros/testes/conteudo_143692.shtml e http://www.arpem.com/coches/coches/mazda/rx8/modelos-04/13-231.html).
O mais complexo entre os motores para saber o rendimento é o motor de reação, ou turbina de avião. Um motor leve, potente, com manutenção simplificada, mas que, por isso mesmo, não tem similares entre os de ciclo Otto. Seu rendimento é dado em função da velocidade do avião (p) e da velocidade dos gases de escape (e), assim:

R= 2/(1+^e/_p)

Um dos artigos do site Ebah (http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfPTQAJ/turbinas-a-gas-jato?part=2) traz uma discussão longa sobre os pormenores de um motor à reação. Em dado momento, é apresentado o seguinte conjuto de gráficos:

Deles, podemos deduzir que o rendimento varia com a velocidade, superando, em certa faixa, o rendimento de um motor ciclo Otto (ou outro qualquer à explosão. Por conta da dificuldade em obter dados mais precisos, classificaremos o rendimento de um motor à reação justamente como "superior ao ciclo Otto em certas condições".
Quanto ao motor Stirling, cujo ciclo mais se assemelha ao idealizado por Carnot, e cujos dados são relativamente abundantes. Fiquemos com os dados fornecidos pelo Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclo_stirling.htm): O rendimento de um motor Stirling pode chegar a impressionantes 45%. Sendo assim, a tabela completa fica:

Máquinas	Rendimento
Máquina a vapor simples (locomotiva)	6% a 8%
Turbina à vapor (usinas termoelétricas)	16% a 20%
Motor ciclo Otto	22% a 28%
Motor dois tempos (gasolina)	22% a 28%
Motor Wankel	22% a 28%
Turbina aeronáutica	variável
Motor ciclo Diesel (fábricas e locomotivas)	32% a 38%
Motor Stirling	até 45%

E isso é tudo, pessoal! Cálculos, o ciclo de Carnot, diferenças entre motores à álcool, gasolina e flexíveis, entre outros assuntos, ficam para a próxima!

Slides da eletiva desse ano.

Os slides que apresentamos na primeira e segunda aulas

Que tal mais fotos?

Hoje ocorreu a culminância das eletivas. Tirei umas poucas e não tão boas fotos, principalmente das maquetes apresentadas, mas que servem de registro do que aconteceu: A tradicional maquete dos pulmões, para explicar o sistema respiratório (tradicional também é a mão de obra para evitar que a bexiga que faz as vezes de diafragma rasgue...):

O grupo do sistema muscular. Sobre a mesa, uma maquete que ajudava a falar de músculos agonistas e antagonistas. Deveria ter fotografado a maquete mais de perto:

Cérebro e memória. Essa apresentação ficou muito bonita.

O que é isso? Uma imagem projetada dentro de uma maquete de olho(logo abaixo).

Para finalizar a imagem que é sonho de todo professor: Um aluno estudando! O que pode ser melhor que isso? Só um aluno estudando e brigadeiro de colher:

Sessão de fotos:

1- Num laboratório, é importante proteger os óleos com óculos especiais...

2 - Foca nas contas! (estranho, mas ajuda a chamar a atenção dos alunos distraídos)

3 - Montando moléculas (todos aí tem direitos de imagem...):

4 - Uma pilha feita com papel-alumínio e água salgada. A água fica com essa cor estranha, mesmo. E é uma pena que apenas uma dessas pilhas não seja suficiente para acender um LED. Pelo menos dá para ver que gerou mais de meio volt!

Trabalhando com luz e cores? Por que não usar um vídeo como esse?

Aqui está o link (de teste) do power point sobre o átomo. Foi uma aula divertida, com participação dos alunos, que foram gentis o suficiente para não dizerem que o irmão menor de qualquer um deles faria melhor...link

Bom, ao que parece, chegou a hora de movimentar um pouco isso aqui. Nesse exato momento, estou tentando anexar o power point da aula de química do primeiro ano; Caso consiga, vou colocando os links aqui.