Calculadora do Ciclo de Otto (Rendimento de um Motor a Gasolina, Temperaturas e Pressão Média Efetiva)
Rendimento, temperatura e pressão máximas, trabalho útil e pressão média efetiva do ciclo de Otto ideal a ar, a partir da taxa de compressão, do estado de admissão e do calor fornecido.
Resultados
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O que faz esta ferramenta
O ciclo de Otto é o modelo de manual do motor a gasolina: comprime-se o ar, fornece-se calor a volume constante, expande-se, rejeita-se calor a volume constante. O seu rendimento 1 − r^(1−γ) depende só da taxa de compressão e do gás, e sobe depressa ao início e depois aplana, por isso passar de 8 para 12 compensa muito mais do que de 12 para 16. Os motores reais ficam muito abaixo por causa das perdas de calor, do atrito, da combustão incompleta e de um fluido que não é um gás ideal de calor específico constante, por isso use o resultado para comparar projetos, não para prever consumos.
Fórmula
η = 1 − r^(1−γ) · T₂ = T₁ r^(γ−1) · T₃ = T₂ + q_in ÷ c_v · T₄ = T₃ ÷ r^(γ−1) · w = η q_in · mep = w ÷ (v₁ − v₂)
Variáveis
| Símbolo | Significado | Unidade |
|---|---|---|
rc | Taxa de compressão | — |
t1 | Temperatura no início da compressão | °C |
p1 | Pressão no início da compressão | kPa |
qi | Calor fornecido por kg de ar | kJ/kg |
ga | Razão de capacidades térmicas γ | — |
EF | Rendimento térmico | % |
T2 | Temperatura depois da compressão | °C |
T3 | Temperatura máxima | °C |
T4 | Temperatura no fim da expansão | °C |
W | Trabalho útil por kg de ar | kJ/kg |
MEP | Pressão média efetiva | kPa |
P3 | Pressão máxima | bar |
Exemplo resolvido
- Taxa de compressão9
- Temperatura no início da compressão27 °C
- Pressão no início da compressão100 kPa
- Calor fornecido por kg de ar1500 kJ/kg
- Razão de capacidades térmicas γ1,4
- Rendimento térmico58,48 %
- Temperatura depois da compressão450 °C
- Temperatura máxima2540 °C
- Temperatura no fim da expansão895 °C
- Trabalho útil por kg de ar877 kJ/kg
- Pressão média efetiva1146 kPa
- Pressão máxima84,4 bar
Limitações
- A fórmula assume condições ideais: sem perdas por atrito, sem resistência do ar e sem perdas de rendimento, a não ser que as introduza.
- O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.