Um conjunto cilindro-pistão contém ar modelado como um gás ideal com razão de calores específicos constante e dada por k = 1,4. O ar passa por um ciclo de potência composto por quatro processos em série:

Processo 1-2: expansão a temperatura constante a 600 K de p1 = 0,5 MPa até p2 = 0,4 MPa.

Processo 2-3: expansão politrópica com n = k até p3 = 0,3 MPa.

Processo 3-4: compressão a pressão constante até υ4 = V1.

Processo 4-1: aquecimento a volume constante.

Esboce o ciclo em um diagrama p–υ. Determine (a) o trabalho e o calor transferido para cada processo, em kJ/kg, e (b) a eficiência térmica.

O diagrama é mostrado abaixo

a) calculando o trabalho feito durante o processo 1-2

Aplicando a primeira lei da termodinâmica para o processo 1-2

Sabemos que o processo 2-3 é politrópico

Calculando o trabalho feito durante o processo 2-3

Aplicando a primeira lei da termodinâmica para o processo 2-3

Já que o processo é um volume constante

Calculando o trabalho durante o processo 3-4

Aplicando a primeira lei da termodinâmica para o processo 3-4

Calculando o trabalho para o processo 4-1

Já que o processo é com volume constante. Aplicando a primeira lei da termodinâmica para o processo 3-4

Calculando a eficiência térmica do ciclo