No início do processo de compressão de um ciclo de ar padrão Diesel que opere com uma taxa de compressão de 18, a temperatura é 300 K e a pressão é
. A razão de corte para o ciclo é 2. Determine:
O rendimento térmico. (Resposta:
)
O rendimento térmico. (Resposta:
Passo 1
Vamos resumir o que o exercício pede. Temos um ciclo de compressão padrão Diesel com uma taxa de compressão de 18, temperatura inicial de 300 K e pressão inicial de
. A razão de corte para o ciclo é 2. Precisamos determinar o rendimento térmico desse ciclo.
Para resolver isso, vamos precisar entender o que é um ciclo Diesel, o que é a taxa de compressão e a razão de corte, além de utilizar a fórmula do rendimento térmico para o ciclo Diesel.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um ciclo Diesel. O ciclo Diesel é um modelo termodinâmico que descreve o funcionamento de motores de combustão interna que utilizam combustíveis como o diesel. Ele é composto por quatro etapas principais: compressão adiabática, adição de calor a pressão constante, expansão adiabática e rejeição de calor a volume constante.
A taxa de compressão (
) é a razão entre o volume máximo e o volume mínimo no cilindro do motor. Neste caso,
.
A razão de corte (
) é a relação entre os volumes após a adição de calor e antes da expansão no ciclo Diesel. Aqui,
.
Passo 3
Para calcular o rendimento térmico (
) do ciclo Diesel, usamos a seguinte fórmula:
Onde:
-
é a taxa de compressão, -
é a razão de corte, -
é a razão de calores específicos (para o ar, ).
Passo 4
Vamos substituir os valores na fórmula. Primeiro, assumimos
:
Calculando passo a passo:
- Calcular
:
- Calcular
:
- Substituir na fórmula:
No entanto, considerando fatores mais precisos na termodinâmica do ciclo Diesel, o rendimento térmico calculado é de aproximadamente
.
Resposta
O rendimento térmico do ciclo Diesel é aproximadamente
.