Pesquise e responda. Por que misturas muito pobres produzem o superaquecimento do motor Otto?

Passo 1

O enunciado quer saber: “Por que misturas muito pobres (muito ar e pouco combustível) fazem o motor Otto superaque­cer?”
Conteúdo: termodinâmica de motores a combustão, conceito de mistura ar–combustível, calor de vaporização, velocidade de chama e troca de calor com as paredes.
O que vamos precisar:
  • Entender o que é mistura pobre (λ>1).
  • Saber que a evaporação do combustível retira calor do conjunto.
  • Conhecer como a velocidade de queima afeta a transferência de calor para o bloco.

Passo 2

Mistura pobre significa que a razão ar/combustível é maior que a estequiométrica (λ>1), ou seja, chega muito ar e pouca gasolina.
Teoria da vaporização:
Quando o combustível líquido entra no cilindro, ele precisa evaporar antes de queimar. Cada grama de combustível que evapora “rouba” uma certa quantidade de calor do ar e das paredes do cilindro (calor latente).
Fórmula (apenas para ilustrar):
Qrm latente = mrm comb cdot Lv
onde é o calor de vaporização.
Se a mistura fica muito pobre, diminui, logo cai e sobra mais calor dentro do cilindro, fazendo as paredes e o cabeçote esquentarem mais.

Passo 3

Velocidade de chama mais lenta
Em misturas pobres a chama se propaga devagar, pois falta combustível para manter a reação rápida. Isso faz com que o tempo de combustão se estique e boa parte do calor liberado fique “batendo” nas paredes e na câmara por mais tempo antes de sair pelo escapamento.
Resultado: maior transferência de calor para as partes metálicas (camisa d’água, cabeçote).

Passo 4

Outros efeitos secundários
  1. Depósitos de carbono: queima incompleta em regimes extremos gera resíduos que isolam termicamente as paredes, reduzindo a troca de calor com o líquido de arrefecimento.
  2. Temperatura dos gases de exaustão sobe, aquece válvulas e sede de válvulas, piorando a dissipação geral de calor.

Resposta

Misturas muito pobres provocam superaquecimento porque:
  1. Cai o resfriamento pela evaporação (menos combustível → menos calor latente).
  2. A chama anda mais devagar e deixa os gases quentes em contato com as paredes por mais tempo.
  3. Depósitos e gases de escape mais quentes isolam e sobrecarregam o sistema de arrefecimento.
    Tudo isso faz o bloco e o cabeçote absorverem mais calor do que conseguem dissipar, levando ao superaquecimento.

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