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 25^circ C. Sabendo-se que a queima da mistura fornece 2130 kJ / kg ao fluido de trabalho, determine:
Dados: R=0,287 kJ / kg K / k=1,4 / cv=0,7165 kJ / kg K / 1 bar=100 kPa
A pressão média efetiva.

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz que temos um motor seguindo o ciclo Otto com razão de compressão r=11. No início da compressão ( 1) a pressão é P1=1,0 bar e a temperatura T1=25^circ C. A queima fornece qin=2130 kJ/kg. Dados: R=0,287 kJ/(kg,K), k=1,4, cv=0,7165 kJ/(kg,K).
Conteúdo: ciclo Otto ideal, eficiência térmica do ciclo e pressão média efetiva (PME). Vamos usar:
  1. Lei dos gases ideais para achar volumes específicos.
  2. Eficiência do Otto eta=1-1r^,k-1.
  3. PME = trabalho líquido / volume deslocado.

Passo 2

Primeiro, achamos o volume específico no estado 1 usando P1v1=RT1.
  • Convertemos P1=1,0 bar=100 kPa e T1=25+273=298 K.
  • Logo
v1=R,T1P1=0,287cdot 298100=0,8553 m^3/kg
No estado 2 (pós-compressão) vale v2=v1/r=0,8553/11=0,0778 m^3/kg.
O volume deslocado específico é
De

Passo 3

Agora a eficiência térmica do Otto:
eta=1-1r^,k-1=1-111^0,4
Calculando 11^0,4approx2,609 e
eta=1-12,609approx1-0,3832=0,6168
O trabalho líquido por quilo é wnet=eta;qin, então
wnet=0,6168times 2130approx1314,8 kJ/kg

Passo 4

Por fim, a pressão média efetiva (PME) é o trabalho por ciclo dividido do volume deslocado:
PME=wnetDe

Resposta

A pressão média efetiva vale aproximadamente 1,69 MPa.

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