- Ex. 4 - Num ciclo padrão a ar Otto, toda transferência de calor
ocorre a volume constante. Seria mais realístico admitir que parte de
ocorre a pressão c
. Portanto, considere um ciclo idêntico ao de Otto, com exceção de que os primeiros quatro quintos do
total ocorrem a volume constante e que o quinto final ocorre a pressão constante. Admita que o
total deste ciclo seja
, que a pressão e a temperatura no início do processo de compressão sejam iguais a 90 kPa e
, e que a razão de compressão seja de 8:1. Calcule o rendimento térmico, os valores máximos para a pressão e a temperatura no ciclo proposto.
.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de Otto modificado em que o calor de entrada total
é fornecido em duas etapas: os primeiros quatro quintos a volume constante e o quinto final a pressão constante. Temos
,
, razão de compressão
e calor específico a pressão constante
. Vamos calcular as temperaturas e pressões nos estados intermediários, o calor rejeitado, o rendimento térmico
e os valores máximos de temperatura e pressão.
Passo 2
Determinar os valores de
,
e
. Para o ar assume-se
Como
, temos
e
O expoente adiabático é
Passo 3
Processo 1–2: compressão isentrópica de volume variável. Usamos
Substituindo,
Passo 4
Processo 2–3: fornecimento de
a volume constante. Como
têm-se
A pressão em 3 cresce conforme
Passo 5
Processo 3–4: fornecimento de
a pressão constante. Como
então
e
Aqui ocorrem a temperatura e a pressão máximas do ciclo:
Passo 6
Processo 4–5: expansão isentrópica de volta ao volume inicial. Não precisamos do
, mas calculamos a temperatura em 5:
Processo 5–1: rejeição de calor a volume constante. O calor rejeitado é
Passo 7
O rendimento térmico é