Questão de Planejamento da Geração de Energia · FGV EPE 2024 (nº 55)

O Ciclo Otto é um modelo termodinâmico para motores de combustão interna, onde a eficiência ideal depende da razão de compressão do motor e da razão de calores específicos do gás.

Cálculo da Razão de Compressão:
A eficiência ideal do ciclo Otto é dada por $\eta = 1 - \frac{1}{r^{\gamma-1}}$.
Dado $\eta = 0,60$ (60%) e $\gamma = 1,4$.
$0,60 = 1 - \frac{1}{r^{1,4-1}}$
$0,60 = 1 - \frac{1}{r^{0,4}}$
$\frac{1}{r^{0,4}} = 1 - 0,60$
$\frac{1}{r^{0,4}} = 0,40$
$r^{0,4} = \frac{1}{0,40}$
$r^{0,4} = 2,5$
Para encontrar $r$, elevamos ambos os lados à potência de $1/0,4 = 2,5$:$r = (2,5)^{2,5}$

(A) Incorreta: A afirmação I está correta, mas a alternativa A indica que apenas I está correta, o que não é verdade, pois II também está correta.
(B) Correta: A afirmação I está correta, pois a expansão isoentrópica é um processo do ciclo Otto e a razão de compressão calculada é $r = (2,5)^{2,5}$. A afirmação II também está correta, pois o ciclo Otto rejeita calor a volume constante (processo de 4 para 1 no diagrama P-V).
(C) Incorreta: A afirmação III está incorreta. Embora a compressão isoentrópica seja um processo do ciclo Otto, a razão de compressão calculada é $(2,5)^{2,5}$, e não $(0,625)^{2,5}$. A alternativa C inclui uma afirmação incorreta.
(D) Incorreta: A afirmação III está incorreta, como explicado acima. A alternativa D inclui uma afirmação incorreta.
(E) Incorreta: A afirmação III está incorreta. A alternativa E inclui uma afirmação incorreta. A armadilha na afirmação III é apresentar um valor diferente para a base da potência da razão de compressão ($0,625 em vez de \2,5$), testando se o estudante realizou o cálculo corretamente.