9 – 186 Um ciclo padrão a ar com calores específicos constantes, executado em um sistema pistão-cilindro fechado, é composto dos quatro processos seguintes: 1 - 2 Compressão isentrópica com uma razão de compressão r=V 1 / V 2 2 - 3 Fornecimento de calor a um volume constante 3 - 4 Expansão isentrópica com uma razão de expansão r e= V 4 / V 3 4 - 1 Rejeição de calor a uma pressão constante com uma razão entre volumes r p =V 4 / V 1 ( a ) Represente graficamente os diagramas P-v e T-s para esse ciclo. ( b ) Obtenha uma expressão para a eficiência térmica do ciclo como uma função de k ,rer p . ( c ) Avalie o limite do rendimento à medida que rp aproxima-se do valor unitário.

Enunciado

Os diagramas e do ciclo são mostrados nas figuras abaixo.

Aplicando a primeira lei ao sistema fechado nos processos para ter:

A eficiência térmica do ciclo é dada por

O processo é isentrópico; Portanto,

O processo é pressão constante; Portanto,

Como o processo é um volume constante e ,

A eficiência se torna,

No limite em que se aproxima da unidade, a eficiência térmica do ciclo se torna: