Um motor de 2.500 cm^3 de cilindrada, de quatro cilindros, quatro tempos, é testado num dinamômetro hidráulico à rotação de 2.000 rpm e o torque lido é 11,9 m kgf. No teste de consumo pelo método das pesagens, verificou-se que 145 g de combustível de PCI=10.600 kcal / kg são consumidos em 66 s . A relação combustível-ar é 0,06. Desligando-se sucessivamente as velas de cada cilindro, uma de cada vez, os torques lidos são: 8, 1 ; 7,8 ; 7,9 ; 8,6 m.kgf, mantida a rotação de 2.000 rpm. Pede-se: e) A quantidade de calor perdida globalmente nos gases de escapamento, água de resfriamento, irradiação para o ambiente e combustão incompleta (kcal/s).

Passo 1

Beleza, vamos lá! Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um motor sendo testado e queremos descobrir quanto de calor está sendo perdido nas diferentes partes do motor, como nos gases de escapamento, na água de resfriamento, na irradiação para o ambiente e na combustão incompleta. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica e consumo de combustível.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade total de combustível consumido por segundo. Sabemos que foram consumidos 145 gramas de combustível em 66 segundos. Então:
Consumo por segundo = 145 g66 s approx 2,2 g/s

Passo 3

Agora, vamos calcular a energia total liberada pelo combustível por segundo. Usamos o Poder Calorífico Inferior (PCI), que é 10.600 kcal/kg. Primeiro, convertendo gramas para quilogramas:
2,2 g/s = 0,0022 kg/s
Então, a energia liberada por segundo é:
Energia por segundo = 0,0022 kg/s times 10.600 kcal/kg = 23,32 kcal/s

Passo 4

Sabemos que nem toda essa energia é transformada em trabalho útil; parte é perdida. O trabalho útil está relacionado ao torque e à rotação do motor. Primeiro, vamos calcular a potência mecânica produzida pelo motor.
A potência ( P = 2pi times T times N60 ) pode ser calculada usando a fórmula:
P = 2pi times 11,9 times 200060 approx 2493,6 kcal/s
Onde:
  • é o torque em
  • é a rotação em rpm
Dado que o torque lido é 11,9 e a rotação é 2000 rpm:
(Observação: Nesse contexto, a unidade de potência parece estar errada. Normalmente, potência é medida em watts ou cavalos-vapor. Pode ser necessário ajustar as unidades conforme o contexto real.)

Passo 5

Agora, vamos calcular a potência total fornecida pelo combustível e a potência útil do motor. A diferença será a quantidade de calor perdida.
Calor perdido = Energia fornecida - Potência útil êú
Calor perdido = 23,32 kcal/s - 2493,6 kcal/s approx -2470,28 kcal/s
Esse resultado negativo indica que há algo errado nos cálculos, possivelmente na conversão das unidades de torque para potência.

Passo 6

Vamos corrigir isso. A unidade correta de potência em termos de torque e rotação deve ser em watts. Primeiro, converter 1 mkgf = 9,80665 Nm para Newton-metros:
T = 11,9 mkgf times 9,80665 Nm/mkgf approx 116,6 Nm
Então,
P = 2pi times 116,6 times 200060 approx 24.420 W
Agora, calculamos a potência em watts:
P approx 24.420 times 0,000239 approx 5,83 kcal/s
Convertendo para kcal/s (1 W ≈ 0,000239 kcal/s):

Passo 7

Agora, recalculamos o calor perdido:
Calor perdido = 23,32 kcal/s - 5,83 kcal/s approx 17,49 kcal/s

Resposta

A quantidade de calor perdida globalmente é aproximadamente 17,49 kcal/s.

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