1. O motor de um carro esportivo disponibiliza a potência de 100 HP no girabrequim com uma eficiência de 25 %. O combustível libera, ao ser queimado, 40 MJ / kg. Determine o consumo de combustível nesta condição e a taxa de calor rejeitada para o meio ambiente.

Passo 1

O enunciado trata de um motor que entrega uma potência útil de 100 HP no virabrequim, com rendimento (eficiência) de 25%, e usa um combustível com poder calorífico de 40 MJ/kg. Precisamos calcular a taxa de consumo de combustível (massa por tempo) e a taxa de calor rejeitado ao meio ambiente. Para isso usaremos a definição de eficiência
eta = dot Woutdot Qin
e a relação entre energia por massa do combustível e a potência fornecida.

Passo 2

Convertendo a potência de saída de cavalos-força para watts:
dot Wout =100;HPtimes 746;WHP =74600;W

Passo 3

Calculamos a potência térmica de entrada (taxa de energia do combustível) a partir de
eta = dot Woutdot Qin Longrightarrow dot Qin =dot Wouteta =746000,25 =298400;W

Passo 4

A partir da potência de entrada e do poder calorífico, obtemos a vazão mássica de combustível:
dot m =dot Qinpoder calorífico =298400;W40times10^6;J/kg =7,46times10^-3;kg/s í
Em unidades mais usuais,
dot m approx 7,46;g/s Longrightarrow dot m times 3600 approx 26,9;kg/h

Passo 5

A taxa de calor rejeitado ao meio ambiente é a diferença entre a entrada e a saída:
dot Qrej =dot Qin-dot Wout =298400 - 74600 =223800;W approx223,8;kW

Resposta

Taxa de consumo de combustível:
dot m =7,46times10^-3;kg/s (ou cerca de 26,9;kg/h).
Taxa de calor rejeitado:
dot Qrej=223,8;kW

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