Ciclo Lenoir

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O ciclo de Lenoir foi um ciclo termodinâmico idealizado usado para modelar o motor a pulso jato. Ele é baseado na operação do motor patenteado por Étienne Lenoir em 1860. Este motor foi considerado como o primeiro motor de combustão interna comercialmente fabricado. A ausência de um processo de compressão no projeto leva-o a melhor eficiência térmica a baixas temperaturas comparado ao motores baseados no ciclo Otto ou ciclo Diesel.

O Ciclo[editar | editar código-fonte]

Um ciclo ideal de Lenoir com um gás ideal passa por:

  • 1-2: Adição de calor a volume constante
  • 2-3: Expansão isentrópica
  • 3-1: Rejeição de calor a pressão constante

O processo de expansão é um processo isentrópico e consequentemente não envolve troca de calor. A energia é absorvida em forma de calor durante o aquecimento em volume constante e fornecida como trabalho durante a expansão. O calor restante não é aproveitado e é perdido durante o processo de resfriamento a pressão constante.

Adição de calor a volume constante {1-2}[editar | editar código-fonte]

Na versão com gás ideal do ciclo de Lenoir tradicional, o primeiro estágio (1-2} envolve a adição de calor de modo que o volume seja constante. Este processo se baseia na primeira lei da termodinâmica:

Não existe trabalho durante este processo porque o volume se mantém constante:

e da definição de calores específicos de volume constante para um gás ideal:

Onde R é a constante dos gases ideais e γ é a relação dos calores específicos (aproximadamente 287 J (kg•K) e 1.4 para o ar respectivamente). A pressão após a adição de calor pode ser calculada a partir da lei dos gases ideais:

Expansão isentrópica (2-3)[editar | editar código-fonte]

A segunda etapa(2-3) envolve uma expansão adiabática reversível do fluido de volta para sua pressão original. Pode-se determinar que, para um processo isoentrópico, a aplicação da segunda lei da termodinâmica resulta no seguinte:

Onde para esse ciclo específico. A primeira lei da termodinâmica resulta na seguinte equação a seguir para esse processo de expansão: porque para um processo adiabático:

Perda de calor a pressão constante (3-1)[editar | editar código-fonte]

A fase final (3-1) envolve uma perda de calor a pressão constante, voltando ao estado original. Da primeira lei da termodinâmica, temos: .

Da definição de trabalho: , equacionamos o seguinte para o calor rejeitado durante o processo .

Como resultado, determinamos o calor rejeitado como: da definição de calor específico a pressão constante para um gás ideal: .

A eficiência do ciclo completo é determinada pelo trabalho total sobre o calor adicionado, que para o ciclo de Lenoir equivale a . Note que o trabalho aumenta durante a expansão, porém ele diminui um pouco durante o processo de perda de calor.


Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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