{"id":48019,"date":"2019-11-07T18:46:56","date_gmt":"2019-11-07T17:46:56","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/o-que-e-eficiencia-termica-para-o-ciclo-otto-definicao\/"},"modified":"2020-01-26T17:51:27","modified_gmt":"2020-01-26T16:51:27","slug":"o-que-e-eficiencia-termica-para-o-ciclo-otto-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/pt-br\/o-que-e-eficiencia-termica-para-o-ciclo-otto-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 efici\u00eancia t\u00e9rmica para o ciclo Otto – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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A efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo Otto padr\u00e3o do ar \u00e9 uma fun\u00e7\u00e3o da taxa de compress\u00e3o e \u03ba.\u00a0Um motor automotivo a gasolina t\u00edpico opera com cerca de 25% a 30% de efici\u00eancia t\u00e9rmica.\u00a0Engenharia T\u00e9rmica<\/div>\n<\/div>\n
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Efici\u00eancia t\u00e9rmica para o ciclo Otto<\/h2>\n

Em geral, a\u00a0efici\u00eancia t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0,\u00a0<\/a>\u03b7\u00a0<\/em><\/strong><\/a>th<\/sub><\/em><\/strong><\/a>\u00a0, de qualquer motor de calor \u00e9 definida como a raz\u00e3o entre o\u00a0trabalho<\/a>\u00a0que faz,\u00a0W<\/strong>\u00a0, para o\u00a0calor<\/a>\u00a0de entrada a uma temperatura elevada, Q\u00a0H<\/sub>\u00a0.<\/p>\n

\"f\u00f3rmula<\/a><\/p>\n

A\u00a0efici\u00eancia t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0,\u00a0\u03b7\u00a0<\/em><\/strong>th<\/sub><\/em><\/strong>\u00a0, representa a fra\u00e7\u00e3o de\u00a0calor<\/strong>\u00a0,\u00a0Q\u00a0<\/strong>H<\/sub><\/strong>\u00a0, que \u00e9 convertida\u00a0em trabalho<\/strong>\u00a0.\u00a0Como a energia \u00e9 conservada de acordo com a\u00a0primeira lei da termodin\u00e2mica<\/strong><\/a>\u00a0e a energia n\u00e3o pode ser convertida para funcionar completamente, a entrada de calor, Q\u00a0H<\/sub>\u00a0, deve ser igual ao trabalho realizado, W, mais o calor que deve ser dissipado como\u00a0calor residual Q\u00a0<\/strong>C<\/sub><\/strong>\u00a0no meio Ambiente.\u00a0Portanto, podemos reescrever a f\u00f3rmula da efici\u00eancia t\u00e9rmica como:<\/p>\n

\"f\u00f3rmula<\/a><\/p>\n

O calor absorvido ocorre durante a combust\u00e3o da mistura combust\u00edvel-ar, quando a fa\u00edsca ocorre, aproximadamente a volume constante.\u00a0Como durante um\u00a0processo isoc\u00f3rico<\/a>\u00a0n\u00e3o h\u00e1 trabalho realizado pelo sistema ou sobre ele, a\u00a0primeira lei da termodin\u00e2mica<\/strong>\u00a0determina\u00a0\u2206U = \u2206Q.\u00a0<\/em>Portanto, o calor adicionado e rejeitado \u00e9 dado por:<\/p>\n

Q\u00a0add<\/sub>\u00a0= mc\u00a0v<\/sub>\u00a0(T\u00a03<\/sub>\u00a0– T\u00a02<\/sub>\u00a0)<\/strong><\/p>\n

Q\u00a0out<\/sub>\u00a0= mc\u00a0v<\/sub>\u00a0(T\u00a04<\/sub>\u00a0– T\u00a01<\/sub>\u00a0)<\/strong><\/p>\n

Substituindo essas express\u00f5es pelo calor adicionado e rejeitado na express\u00e3o por efici\u00eancia t\u00e9rmica, obt\u00e9m-se:<\/p>\n

\"Ciclo<\/a><\/p>\n

Podemos simplificar a express\u00e3o acima usando o fato de que os processos\u00a01 \u2192 2<\/strong>\u00a0e de\u00a03 \u2192 4<\/strong>\u00a0s\u00e3o adiab\u00e1ticos e, para um processo adiab\u00e1tico, a seguinte f\u00f3rmula p, V, T \u00e9 v\u00e1lida:<\/p>\n

\"processo<\/a><\/p>\n

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Pode-se derivar que:<\/span><\/p>\n

\"processo<\/a><\/p>\n

Nesta equa\u00e7\u00e3o, a\u00a0<\/span>raz\u00e3o V\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0\/ V\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0\u00e9 conhecida como\u00a0<\/span>taxa de compress\u00e3o, CR<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Quando reescrevemos a express\u00e3o para efici\u00eancia t\u00e9rmica usando a taxa de compress\u00e3o, conclu\u00edmos que a\u00a0efici\u00eancia t\u00e9rmica do\u00a0<\/span>ciclo Otto padr\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0do\u00a0ar<\/strong>\u00a0\u00e9 uma fun\u00e7\u00e3o da\u00a0<\/span>taxa<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0compress\u00e3o<\/strong>\u00a0e\u00a0\u00a0<\/span>\u03ba = c\u00a0<\/span><\/strong>p<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0\/ c\u00a0<\/span><\/strong>v<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"efici\u00eancia<\/a><\/p>\n

\"efici\u00eancia<\/a>
Efici\u00eancia t\u00e9rmica para o ciclo Otto – \u03ba = 1,4<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

\u00c9 uma conclus\u00e3o muito \u00fatil, porque \u00e9 desej\u00e1vel alcan\u00e7ar uma\u00a0<\/span>alta taxa de compress\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0para extrair mais energia mec\u00e2nica de uma dada massa de mistura ar-combust\u00edvel.\u00a0Uma taxa de compress\u00e3o mais alta permite alcan\u00e7ar a mesma temperatura de combust\u00e3o com menos combust\u00edvel, proporcionando um ciclo de expans\u00e3o mais longo.\u00a0Isso cria mais pot\u00eancia mec\u00e2nica e\u00a0<\/span>reduz a temperatura do escapamento<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0A redu\u00e7\u00e3o da temperatura de exaust\u00e3o causa a diminui\u00e7\u00e3o da energia rejeitada na atmosfera.\u00a0Essa rela\u00e7\u00e3o \u00e9 mostrada na figura para \u03ba = 1,4, representando o ar ambiente.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Taxa de compress\u00e3o – Otto Engine<\/span><\/h2>\n

A\u00a0<\/span>taxa de compress\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>CR<\/span><\/strong>\u00a0, \u00e9 definida como a taxa do volume no ponto morto inferior e o volume no ponto morto superior.\u00a0\u00c9 uma das principais caracter\u00edsticas de muitos motores de combust\u00e3o interna.\u00a0Na se\u00e7\u00e3o a seguir, ser\u00e1 mostrado que a\u00a0<\/span>taxa de compress\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0determina a\u00a0<\/span>efici\u00eancia t\u00e9rmica<\/span><\/strong>\u00a0do ciclo termodin\u00e2mico usado do motor de combust\u00e3o.\u00a0Em geral, \u00e9 desej\u00e1vel ter uma alta taxa de compress\u00e3o, pois permite que um motor atinja maior efici\u00eancia t\u00e9rmica.<\/span><\/p>\n

Por exemplo, vamos supor um ciclo Otto com taxa de compress\u00e3o de CR = 10: 1. O volume da c\u00e2mara \u00e9 de 500 cm = 500 x 10\u00a0<\/span>-6<\/span><\/sup>\u00a0m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0(0,5 L) antes do curso de compress\u00e3o.\u00a0Para este motor\u00a0<\/span>um<\/span><\/strong>\u00a0ll necess\u00e1rio volumes s\u00e3o conhecidos:<\/span><\/p>\n