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 pressão média efetiva do motor.

Passo 1

Beleza, o exercício é sobre um ciclo Otto (aquele ciclo ideal de motor a gasolina). A questão diz: taxa de compressão , o gás começa a e , e lá no ponto de calor máximo chega a . A gente tem de achar a pressão média efetiva (PME), que é basicamente o trabalho líquido por ciclo dividido pelo volume deslocado. Para isso vamos usar:
  • Equações de processos adiabáticos ( e ).
  • Calor específico (modelo de ar, , , ).
  • Definição de PME: éí, com .

Passo 2

Primeiro a gente acha T2 = T1 ,r^gamma-1 (final da compressão adiabática):
T2 = 308 times 7^0,4 approx 308times2,1789 approx 671;K
Em Kelvin: K, , .

Passo 3

O ponto 3 é logo após aquecer a volume constante até . Nos dão . Aqui não calculamos nada, é dado.

Passo 4

Agora a expansão é adiabática de 3 para 4, então
T4 = T3 ,r^1-gamma = T3r^gamma-1 = 1373 ,/,7^0,4 approx 1373 /2,1789 approx 630,4;K

Passo 5

O trabalho líquido por kg é W = cvl[(T3 - T2) - (T4 - T1)r] , mas no ciclo Otto dá
W = 0,718l[(1373-671) - (630,4-308)r] =0,718,(702 - 322,4) approx 0,718times379,6 approx272,7;kJ/kg
Substituindo:

Passo 6

Precisamos do volume específico inicial v1 = R,T1P1 = 0,287times3080,1times10^3 approx0,884;m^3/kg e do volume deslocado Vs = v1l(1-1rr)=0,884,(1-tfrac17)approx0,884times67approx0,758;m^3/kg .
Como ,

Passo 7

A pressão média efetiva é
PME = WVs = 272,7;kJ/kg0,758;m^3/kg approx360;kPa

Resposta

A pressão média efetiva do motor vale aproximadamente .

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