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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 56

Um motor a gasolina aspira ar a 290   K e 90   k P a , e o comprime em seguida. O processo de combustão adiciona 1000   k J / k g ao ar, após o que a temperatura é de 2050   K . Use as propriedades do ar frio (isto é, calor específico constante a 300   K ) e determine a razão de compressão, o trabalho específico de compressão e a maior pressão no ciclo.

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Vamos começar dando uma olhada no diagrama do processo:

Vamos resolver o exercício, utilizando as propriedades do ar frio.

No processo de combustão, temos T 3 = 2050   K e u 2 = u 3 - q H . Vamos determina a temperatura 2:

T 2 = T 3 - q H C v 0

T 2 = 2050 - 1000 0,717 = 655,3   K

No processo de compressão isentrópica ( s 2 = s 1 ), de 1 para 2, temos:

P 2 = P 1 T 2 T 1 k k - 1

P 2 = 90 ∙ 655,3 290 3,5 = 1561   k P a

Então, vamos chamar a relação de compressão de R C e fazer:

R C = v 1 v 2 = T 2 T 1 1 k - 1

R C = 655,3 290 2,5 = 7,67

Passo 2

O trabalho específico de compressão é dado por:

- w 1 → 2 = u 2 - u 1 ≈ C v 0 T 2 - T 1

- w 1 → 2 = 0,717 ∙ 655,3 - 290

- w 1 → 2 = 262   k J / k g

A pressão de pico depois da combustão é dada por:

P 3 = P 2 T 3 T 2

P 3 = 1561 ∙ 2050 655,3

P 3 = 4883   k P a

E concluímos o exercício. Valeu, galera! 😉

Resposta

R C = 7,67

w 1 → 2 = - 262   k J / k g

P 3 = 4883   k P a

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