Em um ciclo padrão Otto, a taxa de compressão é 7 e a compressão se inicia a 35^circ C e 0,1 Mpa. A máxima temperatura do ciclo é 1100^circ C. Pede-se:
A temperatura e a pressão nos 4 pontos do ciclo;

Passo 1

Beleza, o problema é sobre um ciclo Otto ideal – aquele que representa bem o funcionamento de motores a gasolina. A gente tem:
  • taxa de compressão r = 7
  • ponto 1: e
  • ponto 3 (após queimar o combustível a volume constante):
    O que vamos usar:
    • Propriedades do gás ideal (ar) com .
    • Relações adiabáticas:
    e (compressão)
    e (expansão)
    • Processo de calor a volume constante 2→3: .

Passo 2

Primeiro converte a temperatura inicial para Kelvin:
T1 = 35 + 273 = 308 K
Agora a compressão 1→2 (adiabática):
T2 = T1,r^gamma-1 = 308 times 7^0,4 approx 308 times 2,178 approx 671 K,
p2 = p1,r^gamma = 0,1 times 7^1,4 approx 0,1 times 15,246 approx 1,52 MPa

Passo 3

No processo 2→3 o volume não muda, então p3p2 ;=;T3T2 Longrightarrow p3 = p2,T3T2 e vale
T3 = 1100 + 273 = 1373 K, p3 = 1,52 times 1373671 approx 1,52 times 2,046 approx 3,12 MPa
Convertendo :

Passo 4

Agora a expansão 3→4 (adiabática):
T4 = T3,r^-(gamma-1) = 1373 times 7^-0,4 = 13737^0,4 approx 13732,178 approx 631 K,
p4 = p3,r^-gamma = 3,12 times 7^-1,4 = 3,1215,246 approx 0,205 MPa

Resposta

Temperaturas e pressões nos quatro pontos do ciclo Otto ideal:
Ponto 1:
Ponto 2:
Ponto 3:
Ponto 4:

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