Exercícios Resolvidos de Ciclo Otto

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Enunciado

Um motor funciona segundo o ciclo Otto e possui razão de compressão igual a 8 e na primeira etapa de seu ciclo (compressão) a pressão é igual a 100 kPa e temperatura de 20°C. Calcule a temperatura ao final da compressão, a eficiência desse ciclo e a pressão efetiva média, sabendo que esse ciclo absorve um q h = 1500 k J k g . Dado: R a r = 0,287 k J k g   K

Passo 1

A temperatura ao final da compressão pode ser calculada pela relação isentrópica:

T 2 T 1 = v 1 v 2 γ - 1

T 2 20 + 273 = 8 1,4 - 1

T 2 = 293 ⋅ 2,297 = 673 K

Passo 2

A eficiência do ciclo Otto depende exatamente da razão de compressão e é definida como:

η = 1 - 1 r γ - 1  

Portanto, a eficiência será igual a

η = 1 - 1 8 1,4 - 1 = 1 - 1 2,297 = 56,5 %

Passo 3

A pressão efetiva média é dada por

p m e = w l i q ( v 1 - v 2 )

Portanto, vamos precisar achar w l i q , v 1 e v 2

Vamos achar primeiro o trabalho líquido que é dado por

η = w l i q q h

w l i q = η ⋅ q h = 0,565 ⋅ 1500 = 847,5 k J k g

Agora achamos os volumes por meio da equação de Clapeyron

P v = R T

v 1 = R T 1 p 1 = 0,287 ⋅ 293 100 = 0,841 m 3 k g

v 2 = v 1 8 = 0,841 8 = 0,105 m 3 k g

Agora é só substituir

p m e = w l i q ( v 1 - v 2 )

p m e = 847,5 ( 0,841 - 0,105 ) = 1151,49   k P a

Resposta

T 2 = 673 K

η = 56,5 %

p m e = 1151,49     k P a

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