A razão de compressão de um motor Diesel é
. Se o cilindro contém ar a
(pressão absoluta) e
no início da compressão, calcular a temperatura e a pressão ao fim do período. Admitir que o ar se comporta como um gás perfeito e que a compressão é adiabática. Para o ar,
. OBS:
.
Determine a quantidade de calor necessária, o aumento de energia interna e o trabalho produzido pelo gás, supondo que o processo se realiza à pressão constante.
Determine a quantidade de calor necessária, o aumento de energia interna e o trabalho produzido pelo gás, supondo que o processo se realiza à pressão constante.
Passo 1
O enunciado trata de duas situações com ar ideal em um cilindro de motor Diesel. Primeiro, comprime-se o ar adiabaticamente de um volume inicial
até
, sabendo que a razão de compressão é
com pressão absoluta inicial
e temperatura inicial
. Queremos a temperatura
e a pressão
após a compressão adiabática, usando
.
Em seguida, considerando um processo diferente (compressão ou expansão) realizado à pressão constante
entre os mesmos volumes
e
, calcular a quantidade de calor
, a variação de energia interna
e o trabalho
para
kg de ar.
Passo 2
Reunindo os dados da compressão adiabática:
,
,
,
.
Como , então
Como
Passo 3
Para uma compressão adiabática de um gás ideal vale
Passo 4
Calculemos
e
:
Logo,
(aprox.
em unidades praticadas).
Passo 5
Concluímos a primeira parte:
Passo 6
Agora o processo à pressão constante
, de
a
, para
de ar. Como
não foi dado, trabalhamos por unidade de massa.
Constantes do ar:
Constantes do ar:
Passo 7
Em pressão constante, pela equação de estado
onde
é o volume específico (
). No estado inicial
No final,
. Então a temperatura final nesse processo é
e a variação de temperatura
Passo 8
Para processo isobárico de
:
Resposta
T
K, P
Pa.
Para kg de ar em processo a pressão constante de P
:
U
–
J, W
–
J, Q
–
J.
Para