Pelos alunos do curso de Engenharia Química Davi Henrique de Souza Santos, Mário Henrique Pereira Barros e Everaldo Ferraz Miranda; orientados pela Professora Raquel Moreira Maduro de Carvalho, na disciplina Termodinâmica Aplicada à Engenharia Química.
A termodinâmica é uma ciência interdisciplinar. Essa ciência, dentre as diversas áreas, pode estudar, em condições específicas, as propriedades da matéria analisando fenômenos que relacionam com a temperatura, o calor, o trabalho e a pressão na máquina térmica.
Máquina térmica pode ser definida como um dispositivo que transforma energia térmica em trabalho mecânico. E toda máquina térmica opera em um processo termodinâmico cíclico. A primeira máquina térmica foi desenvolvida pelo matemático, mecânico e engenheiro grego, Heronde Alexandria no século I d.C., a qual ficou conhecida como máquina de Heron. Porém ela não era eficiente, pois não produzia trabalho útil. Mas mostrava potencial de melhoras e utilização.
Quase dois milênios mais tarde, o engenheiro militar inglês Thomas Savery projetou uma máquina para ter um motor que bombeasse água das minas de carvão de exploração. Ele desenvolveu a primeira máquina a vapor de valor comercial. O motor não continha pistão e nem partes móveis, as válvulas eram abertas e fechadas manualmente. O funcionamento era através do preenchimento do cilindro na geração de vapor em alta pressão. Este vapor resfriava rapidamente e quando o mesmo condensava gerava um “vácuo”, que quando abria a válvula no cilindro a água do fundo da mina era aspirada através de um cano e preenchia o interior do recipiente. Com o movimento das válvulas, a água era retirada do cilindro e bombeada para fora da mina em uma altura, aproximada, de 10 metros de profundidade. Contudo, este motor ainda causava acidentes devido as explosões que ocorriam provenientes da alta pressão à qual a água (fluido mais utilizado como vapor para as máquinas) era submetida.
Em 1712, o inglês Thomas Newcomen aperfeiçoou a máquina de Savery, desenvolvendo a máquina a vapor de êmbolo. Esta característica conseguiu bombear a água das minas de carvão em maior profundidade e, também como transporte de cargas, ou seja, produzia trabalho usando a força vapor. Este dispositivo foi um avanço na época durante o século XVIII e foi muito utilizada. Porém ainda ocorriam explosões.
As máquinas foram evoluindo e no século XVIII, James Watt aperfeiçoou as existentes, as quais foram fundamentais. Analisou que a água líquida ocupava certo volume em determinada temperatura, e que na mudança de estado físico para vapor esse volume aumentava de tal forma que era responsável por causar as explosões indesejadas nas máquinas.
Além disso, James Watt percebeu que o cilindro perdia calor considerável no processo de condensação do vapor, pois ela ocorria devido um jato de água fria. Percebeu-se que as outras máquinas não levavam em consideração as grandezas termodinâmicas como a pressão, temperatura e volume. Assim, Watt construiu uma caldeira para gerar o vapor e, um condensador separado do cilindro (para minimizar as perdas de calor). Além disso, desenvolveu o paralelogramo de Watt, um dispositivo para transformar o movimento de vai e vem em rotação, o qual é utilizado até hoje.
O desenvolvimento de motores, equipamentos hidráulicos e equipamentos tecnológicos está diretamente ligado à essas grandezas termodinâmicas, uma vez que foram e ainda são de suma importância nesses processos.