6- Comente sobre o ciclo de Sabathé.
Passo 1
O enunciado pede um comentário sobre o ciclo de Sabathé, também chamado de ciclo duplo ou dual cycle, que é um modelo termodinâmico ideal para motores de combustão interna. O conteúdo da matéria envolve termodinâmica de ciclos de potência, em particular a combinação de processos de adição de calor a volume constante (ciclo Otto) e a pressão constante (ciclo Diesel). Para resolver, vamos identificar cada processo do ciclo, desenhar seu diagrama
–
, escrever a expressão de eficiência térmica e comparar com os ciclos Otto e Diesel.
Passo 2
O ciclo de Sabathé é composto por cinco processos reversíveis no sentido horário:
- Compressão adiabática de
até . - Aquecimento a volume constante de
até . - Aquecimento a pressão constante de
até . - Expansão adiabática de
até . - Rejeição de calor a volume constante de
até .
Nos pontos de mudança de processo o gás passa por duas “etapas” de adição de calor, o que dá ao ciclo o nome de dual cycle.
Passo 3
No diagrama
–
, esses processos aparecem assim:
Definimos ainda a razão de compressão
a razão de corte no isocórico
e a razão de expansão no isobárico
Passo 4
A eficiência térmica do ciclo, obtida de
, pode ser escrita em função de
,
,
e do expoente adiabático
:
Quando
o ciclo reduz-se ao Otto; quando
reduz-se ao Diesel. Em geral a eficiência do Sabathé fica entre a do Otto (melhor para pequenas razões de corte) e a do Diesel (mais eficiente em altas razões de corte).
Passo 5
Em termos práticos, o ciclo de Sabathé aproxima-se melhor do processo real de motores Diesel que nem adicionam calor totalmente a pressão constante nem totalmente a volume constante. Por isso é usado em cálculos de projeto e análise de desempenho, fornecendo uma previsão mais fiel do consumo específico de combustível e das curvas de torque e potência.
Resposta
O ciclo de Sabathé é um modelo ideal que mistura adição de calor a volume constante e a pressão constante em cinco processos, representado por um diagrama
–
com dois trechos de aquecimento distintos. Sua eficiência térmica, dada por
fica entre as dos ciclos Otto e Diesel, e é adotado para descrever com mais realismo o funcionamento de motores Diesel reais.