Por que a eficiência do ciclo real é menor que a do ciclo padrão a ar? Liste e explique as perdas estudadas em aula.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A pergunta é sobre por que a eficiência dos ciclos reais é menor que a dos ciclos padrão a ar. Isso está dentro da matéria de Termodinâmica, especificamente tratando sobre os ciclos de motores térmicos. Para resolver, vamos precisar entender o que são ciclos ideais e reais, além das perdas que acontecem nos ciclos reais que diminuem a eficiência.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que ciclos padrão, como o ciclo de Brayton para motores a ar, são modelos ideais que assumem condições perfeitas, como processos reversíveis e sem perdas. Já os ciclos reais consideram as imperfeições do mundo real, onde várias perdas acontecem.
Passo 3
Uma das principais razões para a eficiência ser menor nos ciclos reais é a presença de perdas térmicas. Isso ocorre porque, no mundo real, parte do calor é perdida para o ambiente durante os processos de aquecimento e resfriamento, o que reduz a quantidade de energia útil disponível para o trabalho.
Passo 4
Outra perda importante é a perda por atrito nas partes móveis do motor, como pistões e turbinas. O atrito dissipa energia na forma de calor, que não contribui para o trabalho útil, diminuindo assim a eficiência geral do ciclo.
Passo 5
Além disso, nos ciclos reais, os processos de compressão e expansão não são totalmente isentropicos (sem troca de calor). Isso significa que há variações de temperatura e pressão que não seriam ideais, levando a uma menor eficiência na conversão de energia térmica em trabalho.
Passo 6
Também temos as perdas por vazamentos. Em um ciclo real, podem ocorrer pequenas fugas de gás ou fluido de trabalho, o que diminui a eficiência do ciclo porque há menos massa disponível para realizar o trabalho.
Passo 7
Por fim, a controle e regulagem imperfeitas nos sistemas reais podem levar a operacões que não estão sempre na condição ótima, resultando em eficiência reduzida comparada aos ciclos padrão ideais.
Resposta
A eficiência dos ciclos reais é menor que a dos ciclos padrão a ar devido a diversas perdas, como perdas térmicas, perda por atrito nas partes móveis, processos de compressão e expansão não isentrópicos, perdas por vazamentos e controlos imperfeitos. Essas perdas inevitavelmente reduzem a quantidade de energia útil disponível para o trabalho, tornando a eficiência dos ciclos reais inferior à dos ciclos ideais.