Em um ciclo padrão Otto, a taxa de compressão é 7 e a compressão se inicia a
e
. A máxima temperatura do ciclo é
. Pede-se:
A eficiência do ciclo;
A eficiência do ciclo;
Passo 1
Então, o exercício fala de um ciclo Otto – aquele modelo ideal de motor a gasolina – com razão de compressão
. A compressão começa a 35 °C e 0,1 MPa, e a máxima temperatura do ciclo atinge 1100 °C. A pergunta quer a eficiência térmica desse ciclo.
Conteúdo: termodinâmica de ciclos (ciclo Otto).
O que vamos precisar:
Conteúdo: termodinâmica de ciclos (ciclo Otto).
O que vamos precisar:
- Entender brevemente como funciona o ciclo Otto.
- Saber que, para o ciclo Otto ideal, a eficiência depende só da razão de compressão
e do expoente adiabático (para o ar, ). - A fórmula da eficiência:
.
Passo 2
Bora entender rapidinho o ciclo Otto:
- Compressão adiabatica (sem troca de calor) de volume grande pra volume pequeno.
- Aquecimento isocórico (volume constante), que aumenta a pressão e a temperatura até o máximo.
- Expansão adiabática, gerando trabalho.
- Resfriamento isocórico, voltando ao estado inicial.
O ponto chave: nas adiabáticas não entra nem sai calor, e nos isoquóricos o volume não muda. Da análise termodinâmica dá pra provar que a eficiência só depende da razão de compressão
e de
. A fórmula é:
Passo 3
Agora, substitui os valores:
Calcula o expoente:
Então
Precisamos de um valor numérico:
Logo
Resposta
A eficiência térmica do ciclo Otto, com
e
, é aproximadamente