Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 41
Um ciclo Otto ideal com ar como fluido de trabalho tem uma razão de compressão igual a . As temperaturas mínima e máxima do ciclo são e respectivamente. Considerando a variação dos calores específicos com a temperatura, determine a quantidade de calor transferido para o ar durante o processo de adição de calor, a eficiência térmica e a eficiência térmica de um ciclo de Carnot operando entre os mesmos limites de temperatura.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.
Para esta questão o nosso fluido de trabalho é o ar. Vamos analisar a tabela .
Podemos obter da tabela, para a temperatura de , a energia interna específica no estado :
O volume relativo:
Para a temperatura de , temos:
E:
Passo 2
Aplicando a relação isentrópica no processo , temos que:
Portanto:
Substituindo os valores, temos que:
A partir deste volume relativo, podemos interpolar o valor da sua energia interna correspondente usando a tabela:
Logo:
Passo 3
Aplicando a relação isentrópica no processo , temos que:
Portanto:
Substituindo os valores, temos que:
A partir deste volume relativo, podemos interpolar o valor da sua energia interna correspondente usando a tabela:
Logo:
Passo 4
A quantidade de calor fornecida ao ciclo é dada por:
A quantidade de calor rejeitado pelo sistema é dada por:
A eficiência térmica será:
Passo 5
A eficiência térmica analisando o ciclo de Carnot é dada pela relação entre as temperaturas.
Onde diz respeito a menor temperatura e a maior temperatura do ciclo. Portanto:
Substituindo os valores, temos que: