Um motor a gasolina tem razão de compressão de 6,00. Se a eficiência real é
, que fração do combustível é desperdiçada como resultado do atrito e da transferência de energia por calor que poderia ser evitada em um motor reversível? Suponha a combustão completa da mistura ar-combustível.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tem um motor a gasolina (ciclo Otto) com razão de compressão
e eficiência real
A pergunta é: “que fração do combustível é desperdiçada por atrito e troca de calor, e que poderia ser evitada num motor reversível (isto é, num ciclo Otto ideal)?”
Para resolver a parada a gente vai usar:
Para resolver a parada a gente vai usar:
- A fórmula da eficiência de um ciclo Otto reversível (ideal):
com(coeficiente adiabático do ar) que a gente vai assumir como 1,40.
2. A definição de fração de combustível desperdiçada por irreversibilidades, que é simplesmente a diferença entre a eficiência ideal e a real:
Passo 2
Calcular a eficiência do ciclo Otto ideal usando
e
:
- Primeiro o expoente:
2. Depois a potência:
- Finalmente a eficiência ideal:
Passo 3
Agora a fração de combustível desperdiçada pelas irreversibilidades (falta de atrito zero e troca de calor evitável) é a diferença das eficiências:
Em porcentagem, isso dá cerca de 36,15% do combustível que está sendo “perdido” por causas que um ciclo reversível não teria.
Resposta
A fração do combustível desperdiçada por atrito e troca de calor (e que poderia ser evitada num motor reversível) é aproximadamente 36,2%.