Um ciclo padrão ar de Diesel possui uma razão de compressão de 16 e uma razão de corte igual a 2. No início do processo de compressão, o ar está a e . Considerando os calores específicos constantes, determine:
(a) A temperatura após o processo de fornecimento de calor
(b) A eficiência térmica
© a pressão média efetiva.

Passo 1

Vamos resolver um exercício sobre o ciclo padrão AR de Diesel. Precisamos calcular a temperatura após o processo de fornecimento de calor, a eficiência térmica e a pressão média efetiva. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, como razão de compressão, razão de corte, e as fórmulas do ciclo de Diesel. Vamos precisar aplicar as leis dos gases ideais e entender como calcular a eficiência de ciclos termodinâmicos.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a temperatura após o processo de fornecimento de calor (parte a). No ciclo de Diesel, o processo de fornecimento de calor ocorre a pressão constante. Usaremos a relação de temperaturas para processos a pressão constante:
Sabemos que a razão de compressão é 16, e a razão de corte é 2. A razão de corte está relacionada aos volumes e :
Substituindo na relação de temperaturas:
Agora, precisamos encontrar . Durante a compressão adiabática, usamos:
Considerando para ar, e :
Então:

Passo 3

Agora, vamos calcular a eficiência térmica do ciclo de Diesel (parte b). A eficiência de Diesel é dada por:
Substituindo os valores , , e :
Calculando cada parte:

Passo 4

Por fim, vamos determinar a pressão média efetiva (parte c). A pressão média efetiva é dada por:
Onde é o trabalho realizado por ciclo e é o deslocamento volumétrico. No ciclo de Diesel, o trabalho por ciclo pode ser calculado pela diferença entre o trabalho de expansão e o trabalho de compressão. Mas uma maneira mais direta é usar a eficiência térmica e a energia fornecida:
Considerando que ocorre a volume constante, podemos relacionar com a pressão e volume:
Assumindo massa e deslocamento , após alguns cálculos, podemos relacionar os termos e encontrar . Porém, como os dados específicos de massa ou deslocamento não foram fornecidos, vamos considerar uma aproximação simplificada:
A pressão média efetiva pode também ser aproximada pela pressão durante o trabalho de expansão, ajustada pela eficiência:

Resposta

(a) A temperatura após o processo de fornecimento de calor é aproximadamente .
(b) A eficiência térmica do ciclo de Diesel é de cerca de .
© A pressão média efetiva é aproximadamente .

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