6) Um ciclo de ar-padrão Otto apresenta uma taxa de compressão de 8,5. No início da compressão, P1=100kPa e T1= 300 K. A adição de calor por unidad...

a) Para resolver esse problema, precisamos usar as equações do ciclo Otto. Primeiro, vamos encontrar a temperatura e a pressão em cada ponto do ciclo. 1. Ponto 1: P1 = 100 kPa, T1 = 300 K 2. Ponto 2: A compressão isentrópica aumenta a pressão para P2 = 8,5 x 100 kPa = 850 kPa. Usando a equação de estado do gás ideal, podemos encontrar a temperatura em P2: P1/T1 = P2/T2, então T2 = P2*T1/P1 = 2550 K. 3. Ponto 3: A combustão adiciona calor a volume constante, então a pressão permanece a mesma em P2. A temperatura aumenta para T3 = T2 + Q/Cv, onde Q é a adição de calor por unidade de massa e Cv é o calor específico a volume constante do ar. Cv para o ar é de cerca de 0,718 kJ/kg.K. Então, T3 = 2550 + (1400/0,718) = 4550 K. 4. Ponto 4: A expansão isentrópica diminui a temperatura para T4 = T3/P2/P3^(0,4-1) = 1550 K. A pressão diminui para P3 = P2/8,5 = 100 kPa. Portanto, as condições em cada ponto do ciclo são: 1. P1 = 100 kPa, T1 = 300 K 2. P2 = 850 kPa, T2 = 2550 K 3. P3 = 100 kPa, T3 = 4550 K 4. P4 = 100 kPa, T4 = 1550 K b) A eficiência térmica do ciclo Otto é dada por: η = 1 - (1/r)^(γ-1), onde r é a taxa de compressão e γ é a razão de calor específico do ar. γ para o ar é de cerca de 1,4. Então, η = 1 - (1/8,5)^(1,4-1) = 0,56 ou 56%. Portanto, a eficiência térmica do ciclo Otto é de 56%.