A razão de compressão de um ciclo-padrão de ar de Otto é igual a 8. No início do curso de compressão a pressão é e a temperatura é . calor transferido para o ar por ciclo é de de ar. Determine:
(a) A pressão e temperatura ao final de cada processo no ciclo.
(b) A eficiência térmica.
© A pressão média efetiva

Passo 1

Então, vamos lá! Temos um ciclo de Otto, que é um tipo de ciclo termodinâmico usado em motores de combustão interna. A razão de compressão é 8, a pressão inicial é e a temperatura inicial é . Também sabemos que o calor transferido para o ar por ciclo é de . A gente vai precisar usar algumas fórmulas de termodinâmica, como as relações de processos isentrópicos e a eficiência do ciclo de Otto.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a temperatura inicial de Celsius para Kelvin, já que nas fórmulas termodinâmicas a temperatura precisa estar em Kelvin.

Passo 3

Agora, vamos considerar que o processo 1-2 é uma compressão adiabática (sem troca de calor). A relação para processos adiabáticos é:
ãã
Onde (gamma) é a razão entre os calores específicos, que para ar é aproximadamente 1,4.

Passo 4

A pressão no ponto 2 pode ser encontrada usando a relação adiabática:
ãã

Passo 5

No ponto 2-3, ocorre a adição de calor . Usamos a relação para o ciclo de Otto, onde:
Assumindo para o ar,

Passo 6

O ponto 3-4 é uma expansão adiabática, então usamos novamente as relações adiabáticas para encontrar e :
ãã
ãããã

Passo 7

Finalmente, o ponto 4-1 é a rejeição de calor , retornando ao estado inicial.

Resposta

(a) As pressões e temperaturas ao final de cada processo no ciclo são:
  • Ponto 2: ,
  • Ponto 3: ,
  • Ponto 4: ,

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(a) A pressão e temperatura ao final do processo de fornecimento de calor
(b) O trabalho líquido do ciclo
© A eficiência térmica
(d) A pressão média efetiva para este ciclo.