{"id":51378,"date":"2020-01-26T17:37:45","date_gmt":"2020-01-26T16:37:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/o-que-e-o-ciclo-otto-pv-diagrama-ts-definicao\/"},"modified":"2020-01-26T17:45:47","modified_gmt":"2020-01-26T16:45:47","slug":"o-que-e-o-ciclo-otto-pv-diagrama-ts-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/pt-br\/o-que-e-o-ciclo-otto-pv-diagrama-ts-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 o Ciclo Otto – pV, Diagrama Ts – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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Ciclo Otto – pV, diagrama de Ts. O ciclo Otto \u00e9 frequentemente plotado em um diagrama press\u00e3o-volume (diagrama pV) e em um diagrama temperatura-entropia (diagrama Ts). Engenharia T\u00e9rmica<\/div>\n<\/div>\n
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Ciclo de Carnot – diagrama pV, Ts<\/span><\/h2>\n
\"Otto<\/a>
diagrama pV do ciclo Otto.\u00a0A \u00e1rea delimitada pelo caminho completo do ciclo representa o trabalho total que pode ser realizado durante um ciclo.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

O\u00a0<\/span>ciclo Otto<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 frequentemente plotado em um diagrama press\u00e3o-volume (\u00a0<\/span>diagrama pV<\/span><\/strong>\u00a0) e em um diagrama temperatura-entropia (diagrama Ts).\u00a0Quando plotados em um diagrama de volume de press\u00e3o, os\u00a0<\/span>processos isoc\u00f3ricos<\/span><\/strong>\u00a0seguem as linhas isoc\u00f3ricas do g\u00e1s (as linhas verticais), os\u00a0<\/span>processos adiab\u00e1ticos se<\/span><\/strong>\u00a0movem entre essas linhas verticais e a \u00e1rea delimitada pelo caminho completo do ciclo representa o trabalho total que pode ser feito durante um ciclo.<\/span><\/p>\n

O diagrama de temperatura-entropia (diagrama\u00a0<\/span>Ts<\/span><\/strong>\u00a0) no qual o estado termodin\u00e2mico \u00e9 especificado por um ponto em um gr\u00e1fico com\u00a0<\/span>entropia<\/span><\/a>\u00a0(s)\u00a0espec\u00edfica<\/a>\u00a0(s) como eixo horizontal e temperatura absoluta (T) como eixo vertical.\u00a0Os diagramas Ts s\u00e3o uma ferramenta \u00fatil e comum, principalmente porque ajuda a visualizar a transfer\u00eancia de calor durante um processo.\u00a0Para processos revers\u00edveis (ideais), a \u00e1rea sob a curva Ts de um processo \u00e9 o calor transferido para o sistema durante esse processo.<\/span><\/p>\n

\"Diagrama<\/a>
Para processos revers\u00edveis (ideais), a \u00e1rea sob a curva Ts de um processo \u00e9 o calor transferido para o sistema durante esse processo.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Processo isentr\u00f3pico<\/span><\/h2>\n

Um\u00a0<\/span>processo isentr\u00f3pico<\/span><\/strong><\/a>\u00a0\u00e9 um\u00a0<\/span>processo termodin\u00e2mico<\/span><\/strong><\/a>\u00a0, no qual a\u00a0<\/span>entropia<\/span><\/strong>\u00a0<\/a>do fluido ou g\u00e1s permanece constante.\u00a0Isso significa que o\u00a0<\/span>processo isentr\u00f3pico<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 um caso especial de um\u00a0<\/span>processo adiab\u00e1tico<\/span><\/strong>\u00a0no qual n\u00e3o h\u00e1 transfer\u00eancia de calor ou mat\u00e9ria.\u00a0\u00c9 um\u00a0<\/span>processo adiab\u00e1tico revers\u00edvel<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0A suposi\u00e7\u00e3o de que n\u00e3o h\u00e1 transfer\u00eancia de calor \u00e9 muito importante, pois podemos usar a aproxima\u00e7\u00e3o adiab\u00e1tica apenas em\u00a0<\/span>processos muito r\u00e1pidos<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Processo isentr\u00f3pico e a primeira lei<\/span><\/strong><\/p>\n

Para um sistema fechado, podemos escrever a\u00a0<\/span>primeira lei da termodin\u00e2mica em termos de entalpia<\/span><\/a><\/strong>\u00a0:<\/span><\/p>\n

dH = dQ + Vdp<\/span><\/strong><\/p>\n

ou<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = TdS + Vdp<\/span><\/strong><\/p>\n

Processo isentr\u00f3pico (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u2192 H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0=\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span><\/em><\/strong>P<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0(T\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0– T\u00a0<\/span><\/em><\/strong>1<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0) \u00a0\u00a0\u00a0<\/span><\/em><\/strong>\u00a0(para\u00a0<\/span>g\u00e1s ideal<\/span><\/a>\u00a0)<\/span><\/em><\/p>\n

Processo isentr\u00f3pico do g\u00e1s ideal<\/span><\/strong><\/p>\n

O\u00a0<\/span>processo isentr\u00f3pico<\/span><\/strong>\u00a0(um caso especial de processo adiab\u00e1tico) pode ser expresso com a\u00a0<\/span>lei dos gases ideais<\/span><\/strong><\/a>\u00a0como:<\/span><\/p>\n

pV\u00a0<\/span>\u03ba<\/span><\/sup>\u00a0= constante<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

ou<\/span><\/p>\n

p\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0V\u00a0<\/span>1\u00a0<\/span><\/sub>k<\/span><\/sup>\u00a0= p\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0V\u00a0<\/span>2\u00a0<\/span><\/sub>k<\/span><\/sup><\/strong><\/em><\/p>\n

em que\u00a0<\/span>\u03ba = c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0\/ c\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0\u00e9 a propor\u00e7\u00e3o de\u00a0aquecimentos espec\u00edficos<\/strong><\/a>\u00a0(ou\u00a0capacidades de calor<\/strong>\u00a0) para o g\u00e1s.\u00a0Um para\u00a0press\u00e3o constante (c\u00a0<\/strong>p<\/sub><\/strong>\u00a0)<\/strong>\u00a0e outro para\u00a0volume constante (c\u00a0<\/strong>v<\/sub><\/strong>\u00a0)<\/strong>\u00a0.\u00a0Observe que essa raz\u00e3o\u00a0\u03ba\u00a0\u00a0<\/strong>= c\u00a0<\/strong>p<\/sub><\/strong>\u00a0\/ c\u00a0<\/strong>v<\/sub><\/strong>\u00a0\u00e9 um fator na determina\u00e7\u00e3o da velocidade do som em um g\u00e1s e em outros processos adiab\u00e1ticos.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Processo isot\u00e9rmico<\/span><\/h2>\n

Um\u00a0<\/span>processo isoc\u00f3rico<\/span><\/strong><\/a>\u00a0\u00e9 um processo termodin\u00e2mico, no qual o\u00a0<\/span>volume<\/span><\/strong>\u00a0do sistema fechado\u00a0<\/span>permanece constante<\/span><\/strong>\u00a0(V = const).\u00a0Ele descreve o comportamento do g\u00e1s dentro do recipiente, que n\u00e3o pode ser deformado.\u00a0Como o volume permanece constante, a transfer\u00eancia de calor para dentro ou para fora do sistema n\u00e3o\u00a0<\/span>funciona<\/span><\/a>\u00a0, mas altera apenas a\u00a0<\/span>energia interna<\/span><\/strong><\/a>\u00a0(a temperatura) do sistema.<\/span><\/p>\n

Processo isoc\u00f3rico e a primeira lei<\/span><\/strong><\/p>\n

A forma cl\u00e1ssica da\u00a0<\/span>primeira lei da termodin\u00e2mica<\/span><\/a>\u00a0\u00e9 a seguinte equa\u00e7\u00e3o:<\/span><\/p>\n

dU = dQ – dW<\/span><\/strong><\/p>\n

Nesta equa\u00e7\u00e3o, dW \u00e9 igual a\u00a0<\/span>dW = pdV<\/span><\/strong>\u00a0e \u00e9 conhecido como\u00a0<\/span>trabalho de fronteira<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Ent\u00e3o:<\/span><\/p>\n

dU = dQ – pdV<\/span><\/strong><\/p>\n

No\u00a0<\/span>processo isoc\u00f3rico<\/span><\/strong>\u00a0e no\u00a0<\/span>g\u00e1s ideal<\/span><\/strong>\u00a0, todo o calor adicionado ao sistema ser\u00e1 usado para aumentar a energia interna.<\/span><\/p>\n

Processo isoc\u00f3rico (pdV = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dU = dQ \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/span><\/strong>(para g\u00e1s ideal)<\/span><\/em><\/p>\n

dU = 0 = Q – W \u2192 W = Q \u00a0\u00a0<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/em><\/strong>(para g\u00e1s ideal)<\/span><\/em><\/p>\n

Processo isoc\u00f3rico do g\u00e1s ideal<\/span><\/strong><\/p>\n

O\u00a0<\/span>processo isoc\u00f3rico<\/span><\/strong>\u00a0pode ser expresso com a\u00a0<\/span>lei dos gases ideais<\/span><\/strong><\/a>\u00a0como:<\/span><\/p>\n

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

ou<\/span><\/p>\n

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

Em um\u00a0<\/span>diagrama pV<\/span><\/strong>\u00a0, o processo ocorre ao longo de uma linha horizontal que possui a equa\u00e7\u00e3o V = constante.<\/span><\/p>\n

Veja tamb\u00e9m:\u00a0\u00a0<\/span>Lei de Guy-Lussac<\/span><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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\"Processo<\/a>
Processo isentr\u00f3pico – principais caracter\u00edsticas<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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\"Processo<\/a>
Processo isoc\u00f3rico – principais caracter\u00edsticas<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Compara\u00e7\u00e3o dos ciclos Otto reais e ideais<\/span><\/h2>\n

\"Motor<\/a>Nesta se\u00e7\u00e3o, \u00e9 mostrado um\u00a0<\/span>ciclo Otto ideal,<\/span><\/strong>\u00a0no qual existem muitas\u00a0<\/span>suposi\u00e7\u00f5es<\/span><\/strong>\u00a0diferentes do\u00a0<\/span>ciclo Otto real<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0As principais diferen\u00e7as entre o mecanismo Otto real e ideal aparecem na figura.\u00a0Na realidade, o ciclo ideal n\u00e3o ocorre e h\u00e1 muitas perdas associadas a cada processo.\u00a0Para um ciclo real, a forma do diagrama de pV \u00e9 semelhante ao ideal, mas a \u00e1rea (trabalho) delimitada pelo diagrama de pV \u00e9 sempre menor que o valor ideal.\u00a0O ciclo Otto ideal \u00e9 baseado nas seguintes premissas:<\/span><\/p>\n