Questão 15: Qual das afirmações que seguem não é verdadeira em relação ao Ciclo Diesel?
a) O processo de expansão é um processo isentrópico.
b) O processo de combustão é um processo a volume constante.
c) O processo de exaustão é um processo a volume constante.
d) O processo de compressão é um processo adiabático.
e) N.D.A.
a) O processo de expansão é um processo isentrópico.
b) O processo de combustão é um processo a volume constante.
c) O processo de exaustão é um processo a volume constante.
d) O processo de compressão é um processo adiabático.
e) N.D.A.
Passo 1
O enunciado pergunta: “Qual das afirmações que seguem não é verdadeira em relação ao Ciclo Diesel?” e dá as alternativas:
a) O processo de expansão é um processo isentrópico.
b) O processo de combustão é um processo a volume constante.
c) O processo de exaustão é um processo a volume constante.
d) O processo de compressão é um processo adiabático.
e) N.D.A.
a) O processo de expansão é um processo isentrópico.
b) O processo de combustão é um processo a volume constante.
c) O processo de exaustão é um processo a volume constante.
d) O processo de compressão é um processo adiabático.
e) N.D.A.
Não há outros dados numéricos — é uma questão conceitual sobre os processos ideais que compõem o ciclo Diesel. Vou analisar cada alternativa e explicar os conceitos necessários para entender por que uma delas é falsa.
Passo 2
Entendendo o que é “adabático” e “isentrópico” (aula rápida e intuitiva).
- Um processo adiabático é um processo sem troca de calor com o ambiente; em termos de calor, isso significa
. É o que a palavra diz: “a-dia-bático” = sem calor. - Um processo isentrópico é um processo em que a entropia do sistema permanece constante; em expressão,
. - Para um processo ideal serentópico é necessário que ele seja adiabático e reversível ao mesmo tempo. Em muitos ciclos ideais (como Otto e Diesel) a compressão e expansão são ideais e reversíveis, então são tratados como isentrópicos.
- Para um gás ideal submetido a um processo isentrópico (adiabático reversível) vale a relação conhecida:
onde
é a razão de capacidades térmicas
. Essa fórmula é útil para reconhecer processos isentrópicos em diagramas
.
Passo 3
Analisando a alternativa (d): “O processo de compressão é um processo adiabático.”
- No modelo ideal do ciclo Diesel, a compressão do ar antes da injeção do combustível é tratada como adiabática e reversível (ou seja, isentrópica). Portanto, afirmar que a compressão é adiabática está correto na idealização.
- Conclusão parcial: (d) é verdadeira.
Passo 4
Analisando a alternativa (a): “O processo de expansão é um processo isentrópico.”
- No ciclo Diesel ideal, após a queima do combustível o gás (mistura ar-combustível nos modelos) expande fazendo trabalho sobre o pistão. Essa expansão é modelada como adiabática e reversível no ciclo ideal, logo é isentrópica.
- Usamos novamente a relação
para descrever essa expansão isentrópica. - Conclusão parcial: (a) é verdadeira.
Passo 5
Analisando a alternativa (b): “O processo de combustão é um processo a volume constante.”
- Aqui é onde muitas pessoas se confundem: no ciclo Otto (motor de ignição por centelha) a adição de calor (combustão) é idealmente modelada como a adição de calor a volume constante. Por isso o Otto tem queima à volume constante.
- No ciclo Diesel, a queima (adição de calor) é idealmente modelada como ocorrendo a pressão aproximadamente constante enquanto o pistão ainda se move — isto é, a combustão ocorre durante parte do curso, com injeção contínua, e o modelo ideal representa isso como uma etapa de calor a pressão constante. Em notação:
- Portanto dizer que a combustão no Diesel é a volume constante está incorreto; essa descrição corresponde ao ciclo Otto, não ao Diesel.
- Conclusão parcial: (b) é falsa.
Passo 6
Analisando a alternativa (c): “O processo de exaustão é um processo a volume constante.”
- No ciclo Diesel ideal as quatro etapas comumente listadas são:
-
compressão isentrópica (adiabática reversível), -
adição de calor a pressão constante (combustão), -
expansão isentrópica (adiabática reversível, trabalho útil), -
rejeição de calor a volume constante (retorno ao estado inicial).
-
- A etapa
é a rejeição de calor modelada como processo a volume constante no ciclo Diesel ideal (difere do Otto que rejeita calor também a volume constante, mas a adição de calor é diferente entre os ciclos). - Observação prática: num motor real as fases do ciclo (admissão, compressão, combustão, escape) têm detalhes diferentes, mas no modelo termodinâmico ideal essas são as etapas adotadas.
- Conclusão parcial: (c) é verdadeira dentro do modelo ideal.
Passo 7
Comparando todas as alternativas com as conclusões:
- (a) verdadeira (expansão isentrópica no ciclo ideal).
- (b) falsa (combustão no Diesel é a pressão constante, não volume constante).
- (c) verdadeira (rejeição de calor modelada como volume constante).
- (d) verdadeira (compressão adiabática no modelo ideal).
- (e) implicaria que nenhuma das anteriores é falsa, o que não é o caso.
Passo 8
Conclusão final: a alternativa que NÃO é verdadeira em relação ao ciclo Diesel é a alternativa (b).
Resposta
b)