Represente o funcionamento de um motor de combustão interna alternativo 4 tempos de ignição por centelha, Otto, real nos diagramas P times V e P times alpha (sendo alpha o ângulo do virabrequim).

Passo 1

Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Precisamos representar o funcionamento de um motor de combustão interna alternativo de 4 tempos com ignição por centelha, conhecido como motor Otto, em dois tipos de diagramas: o diagrama pressão versus volume ( P times V) e o diagrama pressão versus ângulo do virabrequim ( P times alpha). Para isso, vamos precisar entender como funciona o ciclo Otto e como representar suas etapas nesses diagramas.

Passo 2

Primeiro, vamos revisar o que é um motor de 4 tempos. Ele funciona em quatro etapas principais: admissão, compressão, combustão (ou expansão) e escape. Cada uma dessas etapas corresponde a uma fase no ciclo do motor. O ciclo Otto é um modelo idealizado que descreve essas etapas em um diagrama P times V.

Passo 3

No diagrama P times V, plotamos a pressão ( P) do gás no cilindro em função do volume ( V) do cilindro. Esse diagrama mostra como a pressão e o volume mudam durante cada uma das quatro etapas do ciclo. Vamos desenhar um ciclo fechado que representa essas variações:
  1. Admissão: O volume aumenta enquanto a pressão permanece relativamente constante, pois a mistura de ar e combustível é introduzida no cilindro.
  2. Compressão: O volume diminui e a pressão aumenta à medida que o pistão comprime a mistura.
  3. Combustão/Expansão: Após a ignição, a pressão aumenta drasticamente e o volume aumenta novamente devido à expansão dos gases.
  4. Escape: O volume diminui enquanto a pressão cai para expelir os gases queimados do cilindro.

Passo 4

Agora, vamos ao diagrama P times alpha, onde alpha representa o ângulo do virabrequim. Esse diagrama mostra como a pressão no cilindro varia conforme o virabrequim gira, o que está relacionado à posição do pistão no cilindro. Para desenhar esse diagrama, precisamos relacionar cada etapa do ciclo de 4 tempos ao ângulo correspondente do virabrequim:
  1. Admissão: O virabrequim gira de 0° a 180°, correspondendo à entrada de ar e combustível.
  2. Compressão: De 180° a 360°, o virabrequim gira enquanto o pistão comprime a mistura.
  3. Combustão/Expansão: De 360° a 540°, ocorre a ignição e a expansão dos gases.
  4. Escape: De 540° a 720°, os gases são expulsos do cilindro.

Passo 5

Com base nessas etapas, vamos representar os dois diagramas:
  • Diagrama P times V: Trace um gráfico onde o eixo horizontal é o volume e o eixo vertical é a pressão. Desenhe um ciclo fechado com quatro curvas que representam cada uma das etapas mencionadas: admissão (aumento de volume a pressão constante), compressão (diminuição de volume e aumento de pressão), combustão/expansão (aumento de volume com aumento de pressão) e escape (diminuição de volume com queda de pressão).
  • Diagrama P times alpha: Trace um gráfico onde o eixo horizontal é o ângulo do virabrequim e o eixo vertical é a pressão. Divida o ciclo em quatro partes de 180° cada, correspondendo às quatro etapas. Marque as variações de pressão em cada intervalo angular conforme descrito no passo anterior, mostrando picos de pressão durante a compressão e combustão, e quedas durante a admissão e escape.

Resposta

Dessa forma, representamos o funcionamento de um motor Otto real de 4 tempos nos diagramas P times V e P times alpha, ilustrando claramente como a pressão e o volume variam durante cada etapa do ciclo de funcionamento do motor.

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