Exemplo resolvido 10.7 - Borgnakke e Sonntag,
Edição
A relação de compressão em um ciclo padrão a ar Otto é 10. No início do curso de compressão, a pressão é igual a 0,1 MPa e a temperatura é
. Sabendo que a transferência de calor ao ar, por ciclo, é igual
de ar, determine:
O rendimento térmico.
A relação de compressão em um ciclo padrão a ar Otto é 10. No início do curso de compressão, a pressão é igual a 0,1 MPa e a temperatura é
O rendimento térmico.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um ciclo Otto com uma relação de compressão de 10. No começo da compressão, a pressão é 0,1 MPa e a temperatura é 15°C. Além disso, a transferência de calor por ciclo é de 1800 kJ/kg de ar. Nosso objetivo aqui é achar o rendimento térmico desse ciclo. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre termodinâmica, especificamente sobre ciclos termodinâmicos e eficiência térmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o rendimento térmico. Ele mede quão eficiente é um ciclo térmico em converter o calor recebido em trabalho útil. No ciclo Otto, que é o ciclo básico de motores de combustão interna, o rendimento térmico (
) pode ser calculado usando a relação de compressão (
) e o índice adiabático (
) do ar, que geralmente é 1,4.
A fórmula para o rendimento térmico no ciclo Otto é:
Passo 3
Agora, vamos substituir os valores que temos na fórmula. Sabemos que a relação de compressão (
) é 10 e o índice adiabático (
) é 1,4. Vamos calcular
:
Calculando
:
Agora, substituímos de volta na fórmula do rendimento térmico:
Resposta
O rendimento térmico do ciclo Otto é de aproximadamente 60,19 %.