Qual é o efeito do aumento da temperatura do fluido de arrefecimento para a eficiência de um motor de combustão interna?
Passo 1
Beleza, aqui a pergunta é: “Qual é o efeito do aumento da temperatura do fluido de arrefecimento na eficiência de um motor de combustão interna?” Isso cai em Termodinâmica de Motores Térmicos. Pra resolver, a gente vai precisar entender o conceito de eficiência térmica de um ciclo (tipo o Ciclo de Carnot, que é o mais simples pra gente ter um referencial) e a fórmula que relaciona as temperaturas das “reservas” quente e fria.
Passo 2
Vamos revisar rapidinho o que é eficiência térmica. É basicamente a razão entre o trabalho útil que o motor entrega e o calor que ele recebe. No melhor caso ideal (Ciclo de Carnot), a eficiência
é dada por:
onde
é a temperatura da fonte quente (combustão) e
é a temperatura da fonte fria (o fluido de arrefecimento).
Passo 3
Explicando a fórmula com calma:
-
(em kelvin) é a temperatura alta que o motor atinge durante a queima do combustível. -
(em kelvin) é a temperatura onde o motor “dá o lixo”, isto é, descarta calor para o radiador por meio do fluido de arrefecimento.
Quanto maior a diferença
, maior a eficiência.
Passo 4
Agora, se a gente aumenta a temperatura do fluido de arrefecimento, isso significa elevar
. Olha a fórmula de novo:
Se
sobe, a fração
também sobe, então
essa fração fica menor. Ou seja, a eficiência cai.
Resposta
O aumento da temperatura do fluido de arrefecimento eleva a temperatura do “reservatório frio” do ciclo, reduzindo a diferença térmica disponível e, consequentemente, diminui a eficiência do motor.