Um motor a gasolina é alimentado com ar a 95 kPa e 300 K . O ar é, então, comprimido em um processo que apresenta relação de compressão volumétrica igual a 8:1. Considerando as propriedades do ar frio e sabendo que o combustível libera 1300 kJ / kg de ar no processo de combustão, determine:
c) O calor rejeitado no ciclo. (0,5 pt)

Passo 1

Ok, vamos lá! A questão fala sobre um motor a gasolina que comprime o ar com uma certa relação volumétrica e libera energia durante a combustão. O conteúdo que vamos usar aqui é da Termodinâmica, especificamente sobre ciclos termodinâmicos de motores. Para resolver, vamos precisar entender a eficiência do ciclo e como calcular o calor rejeitado com base na energia liberada durante a combustão.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a eficiência do ciclo de combustão. Em motores ideais, como o ciclo Otto, a eficiência ( eta) depende da razão de compressão ( r) e da razão dos calores específicos ( gamma) do ar. A fórmula da eficiência é:
eta = 1 - 1r^gamma - 1
Para o ar, gamma é aproximadamente 1,4. Com a relação de compressão r = 8:
eta = 1 - 18^0,4

Passo 3

Calculando 8^0,4:
8^0,4 approx 2,297
Então, a eficiência fica:
eta = 1 - 12,297 approx 1 - 0,435 approx 0,565 ou 56,5%

Passo 4

Sabemos que a energia liberada na combustão ( Qin) é de 1300 kJ/kg. O calor rejeitado ( Qout) pode ser encontrado usando a relação:
eta = 1 - QoutQin
Rearranjando para Qout:
Qout = Qin times (1 - eta)
Substituindo os valores:
Qout = 1300 times (1 - 0,565) = 1300 times 0,435 approx 565,5 kJ/kg

Resposta

O calor rejeitado no ciclo é de aproximadamente 566 kJ/kg.

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