Um motor de combustão, operando conforme o ciclo Otto, trabalha com uma razão de compressão igual a 11. No início da compressão, a pressão é igual 1,0 bar e a temperatura de
. Sabendo-se que a queima da mistura fornece 2130
ao fluido de trabalho, determine:
Dados:
As variáveis de estado nos pontos característicos.
Dados:
As variáveis de estado nos pontos característicos.
Passo 1
Beleza! Vamos resolver um exercício de Termodinâmica sobre o ciclo Otto. O enunciado diz:
“Um motor opera no ciclo Otto com razão de compressão . No início da compressão,
e
. A combustão fornece
. Dados:
,
,
. Determine todas as variáveis de estado nos pontos 1, 2, 3 e 4.”
“Um motor opera no ciclo Otto com razão de compressão
Conteúdo: ciclo Otto (processos adiabáticos e isocóricos) e calor específico. Vamos precisar das relações:
- Adiabático:
e . - Isocórico (volume constante):
.
A partir do Passo 2 a gente começa a calcular de fato, sem pular etapas.
Passo 2
Estado 1 (início da compressão):
– Converter temperatura:
– Converter temperatura:
– Pressão em kPa:
– Volume específico
pela equação dos gases ideais
:
Passo 3
Processo 1–2: compressão adiabática reversível (
const).
Relações úteis:
Relações úteis:
Calculando:
Então
Passo 4
Processo 2–3: aquecimento à volume constante (isocórico).
A relação de balanço de energia é
A relação de balanço de energia é
Logo
Como o volume não muda,
. A pressão em 3 é
Passo 5
Processo 3–4: expansão adiabática reversível de volta ao volume inicial
.
Usamos de novo as leis do adiabático:
Usamos de novo as leis do adiabático:
Como
, temos
Resposta
Variáveis de estado nos quatro pontos do ciclo Otto (valores aproximados):
Ponto 1:
Ponto 2:
Ponto 3:
Ponto 4: