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) As variáveis de estado nos pontos característicos.
;
b) A eficiência térmica do motor.
c) A pressão média efetiva.
Pme
a) As variáveis de estado nos pontos característicos.
b) A eficiência térmica do motor.
c) A pressão média efetiva.
Passo 1
Beleza, vamos estudar um motor a combustão operando pelo ciclo Otto. O enunciado diz: razão de compressão
, pressão e temperatura no ponto 1 são
e
, e a mistura libera
. Os dados termodinâmicos são
O que precisamos fazer:
- Calcular as variáveis de estado nos pontos 1, 2, 3 e 4 do ciclo (pressões, temperaturas e volumes específicos).
- Determinar a eficiência térmica
. - Encontrar a pressão média efetiva
.
Para isso vamos usar:
- Lei dos gases ideais
. - Processo adiabático reversível:
e . - Calor a volume constante
. - Relações simétricas na expansão (adiabática 3→4).
- Definição de eficiência
. - Pressão média efetiva
, com e .
Passo 2
Estado 1 → 2 (adiabático de compressão)
- Converter
para Kelvin:
- Volume específico em 1:
- Na compressão adiabática sem troca de calor vale
Passo 3
Estado 2 → 3 (aquecimento a volume constante)
- Como
e , temos
- Pressão em 3 via gás ideal:
Passo 4
Estado 3 → 4 (expansão adiabática reversível)
- Temperatura em 4:
- Pressão em 4:
- Volume em 4 volta a ser
.
Passo 5
Eficiência térmica do ciclo Otto
Passo 6
Pressão média efetiva
- Calor rejeitado:
- Trabalho líquido por kg:
- Deslocamento específico:
- Pressão média efetiva:
Resposta
v1=0,855 m³/kg; v2=0,078 m³/kg; p2=2870,45 kPa; p3=13843,81 kPa; p4=482,29 kPa; T2=777,63 K; T3=3750,41 K; T4=1437,21 K
η=61,68 %
pme=1690,81 kPa
η=61,68 %
pme=1690,81 kPa