Enunciado

Um motor a gasolina possui uma razão de compressão volumétrica de 8:1 e, antes da compressão, tem ar a 280   K e 85 kPa. A combustão gera uma pressão de pico de 6500   k P a . Determine a temperatura de pico, a energia adicionada pelo processo de combustão e a temperatura de exaustão.

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 compressão isentrópica ( s 2 = s 1 ), de 1 para 2, temos:

P 2 = P 1 v 1 v 2 k

Substituindo os valores e a relação de compressão, temos:

P 2 = 85 ∙ 8 1,4

P 2 = 1562   k P a

Para a temperatura, temos de maneira análoga:

T 2 = T 1 v 1 v 2 k - 1

T 2 = 280 ∙ 8 0,4

T 2 = 643,3   K  

Passo 2

Na combustão, de 2 a 3, a volume constante, temos:

T 3 = T 2 P 3 P 2

T 3 = 643,3 ∙ 6500 1562

T 3 = 2677   K

Que é a nossa temperatura de pico.

A energia adicionada pelo processo de combustão pode ser calculada por:

q H = u 3 - u 2 ≈ C v T 3 - T 2

q H = 0,717 ∙ 2677 - 643,3

q H = 1458   k J / k g

Passo 3

Por fim, vamos calcular a temperatura no processo de exaustão, usando a relação de compressão:

T 4 = T 3 8 0,4 = 2677 2,2974

T 4 = 1165   K

E concluímos o exercício. Valeu, galera! 😉

Resposta

T 3 = 2677   K

q H = 1458   k J / k g

T 4 = 1165   K

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