Enunciado

Um combustível de hidrocarboneto típico produz 43.000 kJ/kg de calor quando usado em um motor de ignição por centelha. Determine a razão de compressão necessária para um ciclo Otto ideal que deve utilizar 0,035 g de combustível para a produção de 1 kJ de trabalho. Considere calor específico constante à temperatura ambiente.

Passo 1

Vamos assumir que:

As premissas do padrão aéreo são aplicáveis.

As alterações cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.

O ar é um gás ideal com aquecimentos específicos constantes.

A eficiência da combustão é de 100%.

Sabemos que as propriedades do ar à temperatura ambiente são k = 1,4.

A entrada de calor no ciclo para 0,043 gramas de consumo de combustível é

Q e n t = m c o m b u s t í v e l q H V = 1.505   k J

A eficiência térmica é:

η t e = W l í q u i d o Q e n t = 1   k J 1.505   k J = 0.6645

Então, a partir da definição de eficiência térmica, obtemos a taxa de compressão necessária para ser

η t e =   1 -   1 r k - 1 → r   =   1 ( 1 - η t e ) 1 / ( k - 1 ) = 1 ( 1 - 0.6645 ) 1 / ( 1.4 - 1 ) = 15.3

Resposta

r   = 15.3

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