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:
A eficiência térmica do motor.
Dados:
A eficiência térmica do motor.
Passo 1
Beleza, aqui a ideia é descobrir a eficiência térmica de um motor que faz o ciclo Otto (aquele tradicional de motores a gasolina).
O enunciado diz:
• razão de compressão
• estado 1 (início da compressão): bar,
• calor adicionado (combustão)
• constantes: .
O enunciado diz:
• razão de compressão
• estado 1 (início da compressão):
• calor adicionado (combustão)
• constantes:
O que vamos precisar
- Relações do processo adiabático (compressão 1–2 e expansão 3–4).
- Relação entre calor e variação de temperatura em volume constante (processos 2–3 e 4–1).
- Definição de eficiência:
Passo 2
Calcular
(fim da compressão adiabática 1→2).
Para um gás ideal em adiabático (sem troca de calor) vale
Para um gás ideal em adiabático (sem troca de calor) vale
- Converto
para Kelvin:
- Calculo
. - Logo
Passo 3
Calcular
(após queima, volume constante 2→3).
Como o processo 2–3 é \emph{isochorico},
Como o processo 2–3 é \emph{isochorico},
Substituindo:
Passo 4
Calcular
(fim da expansão adiabática 3→4).
Processo adiabático de nova ordem, agora expansão:
Processo adiabático de nova ordem, agora expansão:
Passo 5
Calcular o calor rejeitado
no processo 4→1 (isochorico).
Passo 6
Finalmente a eficiência térmica:
(Alternativamente, já sabíamos que para o ciclo Otto ideal
, dá exatamente o mesmo valor.)
Resposta
A eficiência térmica do motor é aproximadamente
.