Um motor a combustão opera conforme o ciclo Diesel. A pressão e a temperatura mínimas do ciclo são iguais a 97 kPa e
. Sabendo-se que a pressão e a temperatura máximas do ciclo são iguais a
e
, calcule:
Dados:
O rendimento térmico.
Dados:
O rendimento térmico.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um motor que faz o ciclo Diesel com:
- P₁ = 97 kPa e T₁ = 10 °C
- P₃ = 5,8 MPa e T₃ = 2000 °C
- Constantes: R = 0,287 kJ/(kg·K), k = 1,4 e Cp = 1,0035 kJ/(kg·K)
O conteúdo aqui é termodinâmica de ciclos (ciclo Diesel). Vamos usar:
- Equações de processo adiabático (Lei de Poisson).
- Relação gás ideal para comparações de volume/temperatura em processo isobárico.
- Fórmula de rendimento térmico do ciclo Diesel.
Passo 2
Primeiro, descobrimos a taxa de compressão
. Como 1→2 é adiabático, vale
Mas no Diesel a pressão sobe de P₁ a P₂ até P₃ (pois 2→3 é isobárico), então
. Logo:
Passo 3
Agora achamos T₂ via a outra Lei de Poisson
(e lembrando T₁ = 10 °C = 283 K).
Em seguida, o processo 2→3 é isobárico, então
onde T₃ = 2000 °C = 2273 K.
Passo 4
A fórmula do rendimento térmico do ciclo Diesel é:
Ela vem do balanço de calor nos processos (adiabáticos e isobárico) e mostra quanto da energia adicionada vira trabalho.
Passo 5
Só colocar tudo na fórmula:
Logo
Resposta
O rendimento térmico do ciclo Diesel, nas condições dadas, é de cerca de