Por que no ciclo Diesel o calor se adiciona a pressão constante e não a volume constante?

No diesel o combustível se injeta e queima aos poucos, quando o pistão já desce: a pressão no início do tempo motor é quase constante. No motor a gasolina (ciclo Otto) a combustão se aproxima de um processo isocórico. O ciclo-padrão a ar idealiza isso como um trecho isobárico.

Como a razão de corte influi no rendimento?

Com a taxa de compressão fixa, um β maior (injeção mais longa) adiciona mais calor, mas num curso maior do pistão. O rendimento térmico cai: uma fração maior da energia adicionada vai para a rejeição, não para o trabalho.

Em que o ciclo-padrão a ar se distingue de um diesel real?

A combustão se substitui por uma adição externa de calor ao ar fechado. O ar é um gás ideal com capacidades térmicas constantes; não entram o atrito, a troca com as paredes nem a química do combustível. As fórmulas ficam transparentes; os números ficam longe do banco de provas.

Por que a fórmula do rendimento do Diesel não coincide com a do Otto?

No Otto, η = 1 − ρ_c^{1−γ} depende só da taxa de compressão. No Diesel o calor se adiciona durante a expansão, então na fórmula entra β, e no mesmo ρ_c o rendimento é menor que no Otto.

Ciclo Diesel

Ciclo-padrão a ar: compressão adiabática, adição isobárica de calor, expansão adiabática, rejeição isocórica; rendimento η(ρ_c, β).

Sobre o modelo

O ciclo Diesel no ciclo-padrão a ar é uma idealização do motor diesel: compressão isentrópica do ar, adição isobárica de calor (modelo da injeção e da combustão), expansão isentrópica e rejeição isocórica de calor. A taxa de compressão ρ_c = V₁/V₂ e a razão de corte β = V₃/V₂ fixam o contorno no diagrama P–V. Rendimento térmico: η = 1 − ρ_c^{1−γ} (β^γ − 1)/(γ(β − 1)), em que γ é o coeficiente adiabático do ar. O fluido de trabalho é um gás ideal com capacidades térmicas constantes; não entram a química da combustão, o atrito nem as perdas de calor. Ao mudar ρ_c e β mudam a área do laço e η. Na mesma taxa de compressão o rendimento do Diesel é menor que o do Otto, porque o calor se adiciona durante a expansão.

Para quem: Termodinâmica da graduação e motores de combustão interna: ciclo-padrão a ar do Diesel.

Conceitos-chave

ciclo Diesel
ciclo-padrão a ar
taxa de compressão
razão de corte
adição isobárica de calor
rendimento térmico
diagrama P–V

Como funciona

Ciclo-padrão a ar do Diesel no diagrama P–V: 1→2 compressão isentrópica, 2→3 adição isobárica de calor (o pistão já desce), 3→4 expansão isentrópica, 4→1 rejeição isocórica. O rendimento depende da taxa de compressão ρ_c e do corte da injeção β: η = 1 − ρ_c^{1−γ} (β^γ − 1)/(γ(β − 1)). A área do laço é o trabalho por ciclo; no Otto a adição de calor é isocórica, por isso no mesmo ρ_c o rendimento do Diesel é menor.

Fórmulas principais

η = 1 − r^(1−γ) · (β^γ − 1) / (γ(β − 1))

Perguntas frequentes

Por que no ciclo Diesel o calor se adiciona a pressão constante e não a volume constante?: No diesel o combustível se injeta e queima aos poucos, quando o pistão já desce: a pressão no início do tempo motor é quase constante. No motor a gasolina (ciclo Otto) a combustão se aproxima de um processo isocórico. O ciclo-padrão a ar idealiza isso como um trecho isobárico.
Como a razão de corte influi no rendimento?: Com a taxa de compressão fixa, um β maior (injeção mais longa) adiciona mais calor, mas num curso maior do pistão. O rendimento térmico cai: uma fração maior da energia adicionada vai para a rejeição, não para o trabalho.
Em que o ciclo-padrão a ar se distingue de um diesel real?: A combustão se substitui por uma adição externa de calor ao ar fechado. O ar é um gás ideal com capacidades térmicas constantes; não entram o atrito, a troca com as paredes nem a química do combustível. As fórmulas ficam transparentes; os números ficam longe do banco de provas.
Por que a fórmula do rendimento do Diesel não coincide com a do Otto?: No Otto, η = 1 − ρ_c^{1−γ} depende só da taxa de compressão. No Diesel o calor se adiciona durante a expansão, então na fórmula entra β, e no mesmo ρ_c o rendimento é menor que no Otto.

Continue com temas próximos desta categoria — ou todos os 46 em «Termodinâmica».

Toda a categoria →

NovoEscola

Ciclo Otto

Abrir o simulador

Diagrama p–V: compressão e expansão adiabáticas, adição isocórica de calor; rendimento η = 1 − r^{1−γ}.

NovoEscola

Ciclo Brayton

Abrir o simulador

Diagrama P–V: compressão isentrópica, adição isobárica de calor, expansão isentrópica, rejeição isobárica — base da turbina a gás e do turborreator.

Escola

Ciclo de Carnot

Abrir o simulador

Animação do ciclo no diagrama p–V: duas isotermas e duas adiabáticas; rendimento η = 1 − T_C/T_H.

NovoEscola

Ciclo Stirling

Abrir o simulador

Diagrama p–V: duas isotermas e duas isócoras; o rendimento ideal iguala o de Carnot com regenerador perfeito.

NovoEscola

Comparação de ciclos de máquinas térmicas

Abrir o simulador

Um diagrama P–V: Carnot, Otto, Diesel, Stirling e esboço de Rankine — as mesmas fórmulas das páginas isoladas.

NovoEscola

Ciclo de refrigeração por compressão de vapor

Abrir o simulador

Compressor, condensador, válvula de expansão e evaporador: coeficiente de performance, capacidade de refrigeração, relação de pressões e esboço dos estados 1–2–3–4 no diagrama p–h.

Ciclo Diesel

Sobre o modelo

Como funciona

Fórmulas principais

Perguntas frequentes

Simuladores relacionados

Ciclo Otto

Ciclo Brayton

Ciclo de Carnot

Ciclo Stirling

Comparação de ciclos de máquinas térmicas

Ciclo de refrigeração por compressão de vapor

Ciclo Diesel

Sobre o modelo

Como funciona

Fórmulas principais

Perguntas frequentes