Modelos ideais motores termicos

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Lista de exercícios Conteúdo T Sair Questão 1 de 10 Você acertou 8 de 10 questões 1 2 3 4 5 Verifique seu desempenho e continue treinando! Você pode refazer exercício 6 7 8 9 10 quantas vezes quiser. Corretas (8) Incorretas (2) Verificar Desempenho Em branco 1 Marcar para revisão (COMPERVE 2015 UFRN Adaptada) Um motor de ciclo Otto opera com ciclo-padrão a ar. As condições da admissão no ciclo são: pressão de 100000 Pa e temperatura de 300 K. A taxa de compressão desse motor é rV =10. A temperatura máxima do ciclo, após receber calor, é de 2000 K. No final da expansão, a temperatura do gás é 600 e, no final da compressão, é 750 K. Considere as seguintes informações: Calor específico do ar a pressão constante, CP: 1400 J/kg.K Calor específico do ar a volume constante, CV: 1000 J/kg.K. A partir dessas informações, é correto afirmar que rendimento térmico do ciclo é de A 30% 40%c 50% D 60% E 70% Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira gabarito comentado! Gabarito Comentado A eficiência térmica do ciclo-padrão a ar Otto é escrita como: 1400 1000 1 2 Marcar para revisão (CESGRANRIO - 2010 Adaptada) Ciclo Padrão de Ar simplifica a análise termodinâmica dos ciclos de máquinas de combustão interna. No uso do Ciclo Padrão: fluido de trabalho é uma massa A variável. ciclo é isotérmico em todo seu processo.processo de transferência de calor c instantâneo é substituído por um processo de combustão. Todos os processos são internamente D reversíveis. A temperatura ambiente é menor que E o calor específico do fluido de trabalho. Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira gabarito comentado! Gabarito Comentado Na alternativa a afirmação é incorreta, VLibras pois fluido de trabalho é uma massa constante no Ciclo Padrão de Ar. Na alternativa a afirmação também é incorreta, pois os ciclos podem ser isocórico, isobárico e isoentrópico, não sendo isotérmico em todo processo. Na alternativa C, a afirmação é novamente incorreta, pois no Ciclo Padrão de Ar, o processo de combustão é substituído por um processo de transferência de calor instantâneo, e não o contrário. Na alternativa E, a afirmação é incorreta, pois a temperatura ambiente é maior que o calor específico do fluido de trabalho. Portanto, a alternativa D é a correta, pois no Ciclo Padrão de Ar, todos os processos são internamente reversíveis, o que significa que eles podem ser revertidos sem deixarnenhuma mudança no sistema ou nos arredores. 3 Marcar para revisão A eficiência térmica do ciclo-padrão a ar Diesel tem mesmo princípio de todos os ciclos padrão a ar, ou seja, a razão entre a diferença do calor fornecido pelo calor rejeitado pelo calor fornecido. Sobre a eficiência térmica do ciclo Diesel, pode-se afirmar que ela não depende do(a) A Taxa de compressão. Calor específico à pressão constante. VLibras c Calor específico a volume constante. D Pressão ao término da combustão. E Volume ao término da combustão. Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito ComentadoA eficiência térmica é dada por: Entretanto, em termos de taxa de compressão, a eficiência térmica para ciclo-padrão a ar Diesel é dada por: Em que k é 0 coeficiente politrópico, que é a razão do calor específico à pressão constante pelo calor específico a volume constante e é a razão de corte, definida pela diferença entre 0 volume ao fim da combustão pelo volume no início da combustão. Dessa forma, a eficiência térmica só não depende da pressão ao término da combustão. 4 Marcar para revisão Ao se comparar dois processos termodinâmicos, alguns quesitos são observados, como eficiência, temperatura, trabalho, etc. Quando comparamos ciclos- padrão a ar Otto e Diesel com relação à mesma pressão máxima e mesmo calor fornecido, pode-se afirmar que: somente com diagrama p-v é A possível fazer a análise e concluir qual é mais eficiente. ambos os ciclos apresentarão mesmo trabalho produzido. ambos os ciclos apresentarão a c mesma temperatura máxima. o ciclo Otto será mais eficiente que o D ciclo Diesel. ciclo Diesel será mais eficiente que E ciclo Otto.Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira gabarito comentado! Gabarito Comentado A figura abaixo mostra resultado dessa comparação. Observa-se que a temperatura máxima no diagrama T-S é diferente para os dois ciclos. Também trabalho produzido é diferente já que calor fornecido é mesmo, entretanto calor rejeitado é diferente. Além do mais, para determinar a posição exata do ponto 3¿, é imprescindível analisar diagrama T- S. Por fim, verifica-se que ciclo Diesel é mais eficiente já que rejeita menos calor que ciclo Otto. T 3 3 3' 4 2 4 2 4' 1 1 V A BC 5 Marcar para revisão Os ciclos-padrão a ar levam em considerações hipóteses que afastam consideravelmente os diagramas P-V reais dos teóricos. Abaixo estão representados dois ciclos reais de motores de combustão interna. I.200 180 140 120 100 Pressão 50 20 0.0 02 0.1 12 Volume II. Pode-se afirmar que ciclo representado em I é Diesel e A ciclo representado em é Otto. ciclo representado em I é Otto e B ciclo representado em II é Diesel. c Ambos os ciclos são Otto. D Ambos os ciclos são Diesel. ciclo representado em I é Brayton e E ciclo representado em é Misto. Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Como a pressão máxima do ciclo representado em I é maior que a pressão máxima do ciclo representado em II, ciclo é Diesel e ciclo é Otto. Ciclo Brayton é ciclo termodinamico da turbina a gás.6 Marcar para revisão No ciclo-padrão a ar Diesel, a relação entre volume no final da combustão ($V_3$) e volume no início da combustão ($V_2$) é definida como: A Taxa de compressão volumétrica. B Razão de corte ($r_c$). c Coeficiente politrópico ($k$). D Rendimento térmico de Carnot. Razão de elevação de pressão E ($\alpha$). X Resposta incorreta Opa! A alternativa correta é a letra Confira gabarito comentado! Gabarito Comentado A razão de corte ($r_c$) no ciclo Diesel é definida como a razão entre volume ocupado pelo gás ao término do processo de combustão isobárica ($V_3$) e volume no início desse processo ($V_2$), ou seja, $r_c = V_3 / V_2$.7 Marcar para revisão Na análise teórica dos motores de combustão interna por meio dos ciclos-padrão a ar, o fluido ativo real é substituído por ar puro. De acordo com as hipóteses fundamentais adotadas para esses modelos ideais, qual característica é atribuída ao comportamento do fluido ativo? fluido ativo comporta-se como um A gás real sujeito a condensação durante a expansão. O fluido ativo é considerado um gás B perfeito que opera em um sistema fechado sem admissão ou escape. fluido ativo apresenta trocas de c massa constantes com meio exterior a cada ciclo. Os processos de compressão e expansão ocorrem com troca de calor D irreversível com as paredes do cilindro. calor específico a volume constante E varia livremente em função da pressão de admissão. X Resposta incorreta A alternativa correta é a letra Confira gabarito comentado! Gabarito ComentadoNas hipóteses do ciclo-padrão a ar, o fluido ativo é tratado como ar puro com comportamento de gás perfeito operando em sistema termodinâmico fechado, sem entrada ou saída de massa de ar, permitindo a aplicação direta da primeira lei da termodinâmica. 8 Marcar para revisão A Segunda Lei da Termodinâmica impõe limites fundamentais ao rendimento de qualquer máquina térmica motora. Em decorrência dessa lei, pode-se afirmar que: É possível converter integralmente A calor em trabalho em um ciclo contínuo sem rejeição térmica. VLibras Todo motor operando em ciclo deve necessariamente rejeitar parte do calor recebido para uma fonte fria. rendimento de um motor real é c sempre superior ao de um ciclo ideal de Carnot. trabalho líquido gerado em um ciclo D fechado é sempre nulo. calor fornecido pela fonte quente é E totalmente aproveitado como trabalho de eixo. Resposta corretaParabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira gabarito comentado! Gabarito Comentado De acordo com enunciado da Segunda Lei da Termodinâmica para máquinas térmicas cíclicas, é impossível construir uma máquina que converta integralmente todo calor absorvido em trabalho líquido, havendo sempre necessidade de rejeição de calor para uma fonte fria ($Q_{rejeitado} > 0$). 9 Marcar para revisão fluido ativo (FA) é composto pelo ar, pelo Acessivel.com combustível e por resíduos da combustão VLibras anterior e, por esse motivo, constitui uma mistura complexa para modelar. Por esse motivo, os ciclos-padrão a ar são utilizados no estudo termodinâmico dos motores. Sobre as hipóteses dos ciclos-padrão, considere as seguintes afirmações: I. A mesma quantidade de ar que entra na admissão é removida no escapamento II. Tanto processo de compressão quanto de expansão são isotérmicos, isto é, adiabáticos (sem troca de calor) e reversíveis; III. A combustão em si é considerada como um fornecimento de calor ao FA a partir de uma fonte quente. fornecimento pode ser a volume constante ou a pressão constante ou a combinação de volume e pressão constantes, dependendo do ciclo; Podemos considerar certo que está descrito em:A apenas I. apenas III. c apenas e II. D apenas I e III. E apenas e III. Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! VLibras Gabarito Comentado I. Não há entrada e nem saída de ar. Essa suposição permite emprego da Primeira Lei da Termodinâmica, que é princípio da conservação da energia para os sistemas termodinâmicos. II. Tanto processo de compressão quanto de expansão são isoentrópicos, isto é, adiabáticos (sem troca de calor) e reversíveis. III. A combustão em si é considerada como um fornecimento de calor ao FA a partir de uma fonte quente. fornecimento pode ser a volume constante ou a pressão constante ou a combinação de volume e pressão constantes, dependendo do ciclo (Correto).10 Marcar para revisão Em relação aos processos que compõem ciclo-padrão a ar Diesel, qual etapa diferencia sua absorção de calor em relação ao ciclo Otto? fornecimento de calor ocorre a A pressão constante (processo isobárico). A combustão é modelada como um processo puramente isotérmico. A rejeição de calor para a fonte fria c ocorre a pressão constante. A compressão inicial é realizada a D temperatura constante. A expansão de trabalho é realizada a E volume constante. Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira gabarito comentado! Gabarito Comentado A principal diferença do ciclo Diesel para ciclo Otto reside na fase de fornecimento de calor: enquanto no ciclo Otto a combustão é a volume constante (isocórica), no ciclo Diesel calor é adicionado a pressão constante (isobárica).