Modelos ideais de motores térmicos (ciclos teóricos)

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Modelos ideais de motores térmicos
(ciclos teóricos)
Você entenderá o ciclo-padrão a ar Otto, a ar Diesel e a ar misto, bem com a comparação de eficiência
entre eles.
Prof. Gustavo Simão Rodrigues
1. Itens iniciais
Propósito
Os motores de combustão interna funcionam principalmente com gasolina e Diesel. As reações químicas que
ocorrem no interior da câmara de combustão são extremamente complexas e difíceis de modelar
matematicamente para calcular o desempenho do motor. Conhecer o comportamento termodinâmico dos
ciclos-padrão a ar é fundamental para entender e analisar qualitativamente a performance dos motores
durante o funcionamento real de operação.
Objetivos
Reconhecer as características do ciclo-padrão a ar Otto.
Reconhecer as características do ciclo-padrão a ar Diesel.
Reconhecer as características do ciclo-padrão a ar misto.
Comparar a eficiência entre os ciclos-padrão a ar Otto e Diesel.
Introdução
Antes de começarmos, assista ao vídeo e compreenda os conceitos de modelos ideais de motores térmicos
(ciclos teóricos).
Conteúdo interativo
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1. Volume constante (Otto)
As características do ciclo-padrão a ar Otto
No vídeo a seguir, apresentaremos o ciclo de Otto, discutiremos as transformações termodinâmicas existentes
no ciclo de Otto e falaremos sobre fluido ativo e ciclo-padrão a ar Otto. Confira!
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Fluido ativo
Neste vídeo, vamos conferir o conceito de fluido ativo e as hipóteses científicas que descrevem o
comportamento desse fluido. Confira!
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O fluido ativo (FA) que se encontra na câmara de combustão dos motores de ignição por centelha (ICE) é
composto pelo ar, pelo combustível e por resíduos da combustão anterior que variam de acordo com o ajuste
e o funcionamento do motor. Por haver esse composto tão complexo, é extremamente difícil analisar o ciclo
termodinâmico do FA teoricamente.
Dessa forma, para tornar mais fácil o estudo e analisar qualitativamente o processo e, em alguns casos,
quantitativamente, o ciclo real é associado a um ciclo-padrão. Isso levando em consideração algumas
simplificações que mantenham certa semelhança do ciclo real com o ciclo-padrão e, assim, possa ser feita
uma aplicação termodinâmica.
A primeira suposição é que o fluido ativo é ar puro, de onde vem a denominação ciclo-padrão a ar. Vamos
conferir outras suposições!
 
O ar é um gás ideal.
Não há entrada nem saída de ar. Essa suposição permite o emprego da primeira lei da termodinâmica,
que é o princípio da conservação da energia para os sistemas termodinâmicos.
Tanto o processo de compressão quanto o de expansão são isentrópicos, isto é, adiabáticos (sem
troca de calor) e reversíveis.
A combustão em si é considerada como um fornecimento de calor ao FA a partir de uma fonte quente.
O fornecimento pode ser a volume constante ou a pressão constante ou a combinação de volume e
pressão constantes, dependendo do ciclo.
Para que o ciclo volte às condições iniciais, o calor é retirado por uma fonte fria, em um processo a
volume constante.
Todos os processos são tidos como reversíveis.
Como, por hipótese, o FA é o ar e é considerado um gás perfeito, temos que o calor específico a volume
constante ( ) e o calor específico a pressão constante ( ) valem:
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Como pela definição do calor específico o volume constante é a variação da energia interna em relação à
temperatura, temos:
Podemos concluir que:
Ou então:
Da mesma forma, a definição do calor específico a pressão constante é a variação da entalpia em relação à
temperatura:
Sendo assim:
Ou então:
Além disso, a equação de estado dos gases perfeitos também é válida:
Em que é a constante do gás, que, para o ar, é igual a 287 J/kgK= 29,3 kgfm/kgK.
Ciclo-padrão a ar Otto
Neste vídeo, vamos ampliar os conhecimentos a respeito do ciclo termodinâmico de Otto, compreendendo as
evoluções da mistura gasosa por meio do gráfico pressão x volume para esse ciclo. 
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Os motores a ignição por centelha funcionam com o chamado ciclo Otto. O nome é uma homenagem ao
inventor, físico e engenheiro alemão Nikolaus August Otto, que criou o motor de ignição interna quatro tempos
e batizou com seu nome o ciclo termodinâmico associado.
A imagem a seguir representa o diagrama de pressão (P) em função do volume (V) de um motor ciclo Otto
real, denominado diagrama P-V. Esse gráfico é obtido experimentalmente por meio de um pressostato
(medidor de pressão) no interior do cilindro. Pode-se observar os quatro tempos do motor (admissão-
compressão-expansão-escapamento) de acordo com o deslocamento do pistão do ponto morto inferior (PMI)
ao ponto morto superior (PMS).
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Diagrama P-V.
Quando todas as suposições do ciclo-padrão a ar listadas anteriormente são consideradas, obtém-se o
diagrama P-V, assim como o diagrama temperatura-entropia (T-S).
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(a) Diagrama P-V do início de um ciclo térmico padrão e (b) Diagrama
temperatura-entropia do início de um ciclo térmico padrão.
Nos diagramas P-V e T-S, as propriedades (volume e entropia) presentes no eixo das abscissas são
propriedades termodinâmicas extensivas. Veja a diferença entre as duas propriedades:
Uma forma fácil de distinguir as propriedades extensivas das intensivas é dividir o sistema ao meio. Caso a
propriedade tenha seu valor dividido pela metade, é uma propriedade extensiva, como o volume. Caso não
seja alterada a propriedade, trata-se de uma propriedade intensiva, como a temperatura. Observe a imagem a
seguir.
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Para transformar uma propriedade extensiva em intensiva, basta dividir a propriedade pela massa e dessa
forma obter a propriedade específica. O volume, por exemplo, quando dividido pela massa, obtém-se o
volume específico. Confira a fórmula!
Extensivas 
São aquelas que dependem da massa do
FA. 
Intensivas 
São aquelas que não dependem da
massa do FA. 
Veja um exemplo:
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Padroniza-se que as propriedades específicas são escritas em letras minúsculas e as propriedades extensivas
em letras maiúsculas.
Mesmo os parâmetros de calor (Q) e trabalho (W) não sendo propriedades do sistema, a nomenclatura é
mantida, ou seja, o calor por unidade de massa é dado por:
E o trabalho por unidade de massa é:
Fazendo a conversão das propriedades extensivas para as propriedades intensivas nos diagramas P-V e T-S,
obtemos os gráficos a seguir.
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Diagramas de propriedades intensivas: P-V (à esquerda) e T-S (à direita).
Agora, vamos analisar os quatro processos das imagens:
1 – 2: Processo de compressão isentrópica. No diagrama P-V, essa curva é definida pela expressão 
 constante, sendo o índice politrópico, definido como a razão entre o calor específico e a
pressão constante, , e o calor específico a volume constante, , do FA. Já no diagrama T-S, o
processo 1 – 2 é uma reta vertical (entropia constante).
2 – 3: Processo de fornecimento de calor a volume constante (isocórico) simulando o calor
liberado pelo combustível na combustão, levando em consideração que todo calor é fornecido quando
o pistão está no ponto morto superior.
3 – 4: Processo de expansão isentrópica. Também vale a expressão no diagrama P-V.
4 – 1: Processo de remoção de calor a volume constante, simulando o calor rejeitado pela
válvula de escapamento aberta, com uma queda brusca de pressão.
O trabalho útil, , do ciclo é definido pela área 1-2-3-4 do diagrama P-V. Já o calor útil é representado pela
área 1-2-3-4do diagrama T-S, sendo . Como uma das suposições é que não existe admissão
nem escapamento, a primeira lei da termodinâmica é referida a um sistema, e não a um volume de controle.
Dessa forma, podemos afirmar que:
Onde é a energia interna do sistema. Como para um ciclo , temos que:
Esse desfecho está em consonância com a segunda lei da termodinâmica, que, em se tratando de máquinas
térmicas, diz não ser possível existir uma máquina térmica cíclica em que todo o calor recebido pela fonte
quente seja transformado em trabalho. Isto é, sempre haverá uma rejeição de calor para uma fonte fria.
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Esquema visual do funcionamento de uma máquina térmica.
Por esse motivo, define-se a eficiência térmica, , de um motor térmico cíclico. Veja:
Empregando a nomenclatura do diagrama P-V, temos que:
Como, pela definição da segunda lei da termodinâmica, não pode ser igual a zero, a eficiência térmica
nunca poderá ser 1 ou 100%.
O ciclo termodinâmico que possui a maior eficiência térmica é o ciclo de Carnot, representado na imagem a
seguir.
Ciclo térmico de Carnot.
Esse ciclo é formado por dois processos adiabáticos (B–C e D–A) e dois processos isotérmicos (C–D e A–B).
Para o ciclo de Carnot, a eficiência térmica é dada por:
Em que e são as temperaturas absolutas (em Kelvin) das fontes fria e quente, respectivamente. Dessa
forma, todos os outros ciclos termodinâmicos terão eficiência térmica menor que a do ciclo de Carnot, assim
como qualquer motor de combustão interna.
A eficiência térmica do ciclo-padrão a ar Otto também pode ser escrita como:
Em que é a taxa de compressão do motor e o coeficiente politrópico.
A imagem a seguir mostra a variação da eficiência térmica em função da taxa de compressão para FA com
alguns valores do coeficiente politrópico.
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Comparação da plotagem de eficiência térmica, tendo como variável a
compressão.
Verificando o aprendizado
Questão 1
Um inventor que não estudou as propriedades termodinâmicas dos ciclos-padrão a ar, resolveu criar um motor
de combustão interna baseado no ciclo Otto com alto rendimento. Dentre as premissas a seguir, assinale a
opção que apresenta deficiência ao tentar aumentar o rendimento térmico do motor.
A
Aumentar o fornecimento de calor no FA.
B
Aumentar a taxa de compressão.
C
Reduzir a temperatura de escapamento.
D
Eliminar o calor rejeitado.
E
Aumentar o coeficiente politrópico do FA.
A alternativa D está correta.
Não existe máquina térmica com 100% de aproveitamento. Isso quer dizer que não existe uma máquina
térmica capaz de transformar toda a energia térmica em trabalho. E o que comprova essa constatação é a
segunda lei da termodinâmica.
Questão 2
Considere um motor de combustão interno revolucionário que funciona aproximadamente com o ciclo de
Carnot. Esse motor possui uma temperatura de combustão de 1800ºC. Sabendo que o rendimento térmico é
de 45%, qual é a temperatura do escapamento?
A
810oC
B
867oC
C
990oC
D
1140oC
E
1344oC
A alternativa B está correta.
Para o ciclo de Carnot, a eficiência térmica é dada por:
Com as temperaturas absolutas (em Kelvin), temos:
Abastecimento de combustível diesel.
2. Pressão constante (Diesel)
As características de funcionamento do ciclo-padrão a ar
Diesel
Neste vídeo, vamos conferir os conceitos científicos e as características de funcionamento do ciclo de Diesel.
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Ciclo-padrão a ar Diesel
O ciclo-padrão a ar que simula o ciclo real do
motor de ignição por compressão é
apresentado a seguir nos diagramas P-V e T-S.
A única diferença do ciclo-padrão a ar Diesel
para o ciclo-padrão a ar Otto é que no ciclo-
padrão a ar Diesel o fornecimento de calor é
realizado a pressão constante (isobárico) em
vez de volume constante (isocórico).
No ciclo padrão a ar Diesel, o calor é fornecido
a pressão constante, de 2 para 3 no diagrama
pressão-volume (P-V) a seguir. No motor real,
pode ser feita a associação à queima do
combustível nesse momento quando o pistão
está no ponto morto superior. Após isso, o pistão desloca-se para o ponto morto inferior (de 3 para 4) e
ocorre uma expansão adiabática, ou seja, sem troca de energia, somente realização de trabalho. Trata-se de
uma expansão isentrópica. De 4 para 1, ocorre a remoção de calor do ciclo a volume constante. No motor real,
essa fase é semelhante à exaustão dos gases. De 1 para 2, ocorre a compressão adiabática do ar, ou seja,
sem fornecimento ou perda de calor, somente trabalho é realizado sobre o gás. Trata-se de uma compressão
isentrópica. E de 2 para 3 repete-se o ciclo. Veja o processo completo na imagem.
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Ciclo padrão P-V e ciclo padrão T-S, de Diesel.
Tanto na expansão quanto na compressão isentrópica, pode-se dizer que:
e
Além disso, e , logo:
e
Nos motores Diesel reais, como o representado na imagem a seguir, o patamar de pressão constante só é
identificado em motores muito lentos. Dessa forma, os diagramas reais dos ciclos Otto e Diesel são muito
semelhantes na prática. Veja no gráfico:
Ciclo P-V real de Diesel.
A eficiência térmica do ciclo-padrão a ar Diesel tem o mesmo princípio apresentado para o ciclo-padrão a ar
Otto. Veja na fórmula:
Entretanto, em termos de taxa de compressão, a eficiência térmica para o ciclo-padrão a ar Diesel é dada por:
Onde é a razão de corte, que é a razão entre o volume ao fim da combustão pelo volume no início da
combustão , é a taxa de compressão do motor e o coeficiente politrópico.
A parcela entre colchetes na expressão anterior é sempre maior que um. Sendo assim, para uma mesma taxa
de compressão, o ciclo Otto terá eficiência térmica sempre maior que o ciclo Diesel, ou seja, a combustão
isocórica tem mais eficiência que a combustão isobárica. Em contrapartida, para uma mesma eficiência
térmica, quando se compara os ciclos Otto e Diesel, este último sempre terá uma taxa de compressão maior
quando comparado com o ciclo Otto. A imagem a seguir mostra de forma clara essa afirmação.
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Comparação de eficiência térmica entre os ciclos de Otto e Diesel.
Verificando o aprendizado
Questão 1
Rudolf Christian Karl Diesel foi um engenheiro mecânico franco-alemão e inventor do motor a Diesel no século
XIX. A principal característica que difere o ciclo Diesel do ciclo Otto é
A
o fornecimento de calor a pressão constante.
B
o fornecimento de calor a temperatura constante.
C
a rejeição de calor a volume constante.
D
a rejeição de calor a pressão constante.
E
a compressão e expansão isentrópica.
A alternativa A está correta.
Como pode ser observado nas imagens, as semelhanças do ciclo Otto e Diesel são: rejeição de calor a
volume constante e compressão e expansão isoentrópica. Nenhum dos dois ciclos apresenta rejeição de
calor a pressão constante e fornecimento de calor a temperatura constante. No ciclo Otto, o fornecimento
de calor é a volume constante e no ciclo Diesel, o fornecimento de calor é a pressão constante.
Ciclo padrão P-V e ciclo padrão T-S, de Diesel.
Questão 2
A eficiência térmica é uma das principais características dos ciclos-padrão e busca-se aumentar ao máximo
seu valor para que os motores de combustão interna apresentem melhores desempenhos. Para aumentar a
eficiência térmica do ciclo-padrão a ar Diesel, deve-se
A
reduzir a taxa de compressão.
B
reduzir o coeficiente politrópico.
C
aumentar a rejeição de calor.
D
aumentar o fornecimento de calor.
E
aumentar a temperatura de escapamento.
A alternativa D está correta.
Sabemos que em um ciclo térmico existe uma porcentagem do calor que é convertida em trabalho, e outa
que é rejeitada, "escoando" pela fonte fria. Essa porcentagem não se altera durante a repetição do ciclo,
sendo assim, para que haja mais realização de trabalho, e porsua vez, maior eficiência, é necessário
aumentar o fornecimento de calor ao sistema.
Motor a combustão - ignição
3. Pressão Limitada (dual)
Conceitos do ciclo-padrão a ar misto ou Sabathé
Neste vídeo, vamos conferir os conceitos científicos teóricos relativos ao ciclo-padrão a ar misto, também
conhecido como Sabathé. 
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Ciclo-padrão a ar misto
No mundo real, nem o motor a combustão por
ignição possui combustão isovolumétrica e nem
o motor a combustão por compressão funciona
a combustão a pressão constante. Em ambos
os ciclos reais dos motores, observa-se uma
repentina subida da pressão no início da
combustão, que pode ser aproximada por um
aumento de pressão isocórico e em seguida,
observa-se uma curva com pressão constante.
O ciclo termodinâmico que leva em
consideração essas características é o ciclo
misto, também conhecido como ciclo Sabathé.
Conforme imagem adiante, o calor total
fornecido é dividido em fornecimento a volume constante e a pressão constante . Nesse
ciclo, assim como em todos os outros, a remoção de calor é feita a volume constante. Além disso, a
compressão (1-2) e a expansão (4-5) são processos isoentrópicos, ou seja, valem as relações:
e
Também continuam valendo as considerações para calor específico a volume e calor específico a pressão
para o ar:
O que implica:
E também:
Resultando em:
Aqui a equação de estado dos gases perfeitos também é válida. Veja:
Na imagem a seguir, temos representado tanto o diagrama P-V quanto o diagrama T-S do ciclo Sabathé.
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Ciclo Sabathé. À esquerda o diagrama P-V. à direita, o Diagrama T-S.
Como podemos observar na imagem, a inclinação da curva de combustão (fornecimento de calor) a volume
constante é maior que a inclinação da curva de combustão (fornecimento de calor) a pressão constante.
A eficiência térmica do ciclo misto é indicada na formulação abaixo:
Em que:
: é a taxa de compressão.
: é a razão .
: é o coeficiente politrópico do FA.
: é a razão de corte .
Note que caso , o ciclo misto torna-se o ciclo Otto, já que :
Já para o caso em que , o ciclo misto se torna o ciclo Diesel, já que :
Vale comparar os gráficos da eficiência térmica dos ciclos-padrão a ar Otto, Diesel e misto (ou Sabathé),
mostrado na imagem a seguir. Observa-se que o ciclo misto, para uma mesma taxa de compressão, apresenta
eficiência térmica maior que do ciclo Diesel. Outra conclusão é que, para atingir uma mesma eficiência
térmica, o ciclo Otto necessitará de uma baixa taxa de compressão, em seguida, o ciclo Misto e o ciclo Diesel
que requer a maior taxa de compressão para a mesma eficiência térmica. Veja na imagem:
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Comparação de eficiência entre os ciclos Otto, Diesel e Sabathé.
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Questão 1
Nos motores de combustão interna, nem o ciclo-padrão a ar a volume constante e nem o ciclo-padrão a ar
Diesel ocorrem durante o funcionamento do motor. Pode-se considerar que, de fato, ocorre
A
um repentino aumento de pressão a volume constante e um patamar de temperatura constante.
B
um repentino aumento de pressão a temperatura variável e um patamar de volume constante.
C
um repentino aumento de pressão a temperatura constante e um patamar de pressão constante.
D
um repentino aumento de pressão a volume variável e um patamar de temperatura constante.
E
um repentino aumento de pressão a volume constante e um patamar de pressão constante.
A alternativa E está correta.
No mundo real em qualquer ciclo de motores, há um repentino aumento de pressão no início da combustão
(início do ciclo), que em geral, é considerado como um aumento de pressão isocórico. Em seguida,
observa-se uma curva com pressão constante. O ciclo de Sabathé possui essas considerações
apresentadas por um ciclo termodinâmico misto.
Questão 2
O ciclo termodinâmico que mais se aproxima do funcionamento real de um motor de combustão interna é o
ciclo misto, também conhecido como ciclo Sabathé. Dentre as afirmações abaixo, é uma característica do
ciclo misto
A
o fornecimento de calor a pressão e a volume constantes.
B
a compressão e expansão isocóricas.
C
a compressão e expansão isovolumétricas.
D
a rejeição de calor a temperatura constante.
E
a rejeição de calor a pressão constante.
A alternativa A está correta.
O ciclo de Sabathé é o ciclo que mais se assemelha ao funcionamento real de um motor a combustão, por
apresenta um ciclo misto. Esse ciclo é capaz de fornecer calor a pressão e volume constantes. Ele faz
rejeição de calor a volume constante e também possui compressão e expansão com transformações
adiabáticas, como podemos ver na imagem a seguir.
Ciclo Sabathé - à esquerda, o diagrama P-V; à direita, o Diagrama T-S.
4. Comparação entre os ciclos de Otto e Diesel
Comparação da eficiência entre os ciclos-padrão a ar Otto
e Diesel
Neste vídeo, vamos conferir os comparativos, evidenciando as diferenças entre os ciclos termodinâmicos de
Otto e Diesel e de eficiência de ciclos-padrão a ar. 
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Comparativo de eficiência de ciclos-padrão a ar
Com algumas propriedades fixadas, podemos fazer uma comparação do desempenho ou da eficiência dos
ciclos Otto e Diesel, que são os mais comumente utilizados, e com essa comparação, pode-se concluir dentre
as mais variadas aplicações, qual é o mais indicado.
Comentário
Os comparativos dos ciclos Otto e Diesel são feitos de acordo com a geometria das curvas dos
diagramas P-V e T-S, já que as áreas desses gráficos representam, respectivamente, trabalho e calor. 
Taxa de compressão e calor fornecido iguais
Vejamos os procedimentos para que seja feita a comparação, confira:
 
Desenhar os diagramas P-V e T-S genéricos de um ciclo Otto.
Fazer a sobreposição de um ciclo Diesel no diagrama P-V a partir das hipóteses feitas.
Caso o diagrama P-V seja insuficiente para localizar todos os pontos do ciclo Diesel, recorre-se ao
diagrama T-S.
A imagem a seguir mostra o resultado dessa comparação.
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Comparação dos diagramas P-V (a esquerda) e T-S (a direita) dos Ciclos de: Otto
(linha cheia) e Diesel (linha pontilhada).
O ciclo em linha cheia é o ciclo Otto (1-2-3-4) e o ciclo em linha tracejada é o ciclo Diesel (1’-2’-3’-4’). Observa-
se no diagrama P-V que os pontos 1 e 1’ são coincidentes, bem como os pontos 2 e 2’, já que o volume total é
o mesmo, assim como a taxa de compressão.
Ainda no diagrama P-V, de 2’ para 3’, traça-se uma horizontal, já que o processo é de fornecimento de calor a
pressão constante. Entretanto, não se sabe se 3’ está à direita ou à esquerda da linha 3-4. Portanto, recorre-
se ao diagrama T-S para essa análise.
O fornecimento de calor é definido pela área abaixo da curva 2-3 e 2’-3’, que pela hipótese feita, é o mesmo
nesse caso. Entretanto, no diagrama T-S, a inclinação da curva isobárica é menor que a inclinação da curva
isovolumétrica. Dessa forma, para que as áreas A-2-3-B seja igual a A-2’-3’-D, o ponto 3’ está à direita da linha
3-4 (tanto no diagrama T-S quanto no diagrama P-V).
Por consequência, o ponto 4’ no diagrama T-S também estará à direita da linha 3-4. Isso implica que a
remoção de calor do ciclo Otto (área A-1-4-B) é menor que a remoção de calor do ciclo Diesel (área A-1’-4’-D),
ou seja, a hipótese de mesma taxa de compressão e mesmo calor fornecido resulta em uma eficiência do ciclo
Otto maior que do ciclo Diesel, já que o ciclo Diesel perderá mais calor e, dessa forma, terá menos trabalho
líquido que o ciclo Otto.
Pressão máxima e calor fornecido iguais
Tomando o mesmo procedimento realizado para comparar os ciclos Otto e Diesel com a mesma pressão
máxima e o mesmo calor fornecido, chegamos à imagem a seguir.
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Comparação dos diagramas P-V (a esquerda) e T-S (a direita) dos Ciclos de Otto
(linha cheia) e Diesel (linha pontilhada), com pressão máxima e mesma quantidade
de calor fornecida.
Novamente o ciclo Otto é representando pelos pontos 1-2-3-4 e o ciclo Diesel pelos pontos 1’-2’-3’-4’. Inicia-se
no diagrama P-V pela coincidência dos pontos 1 e 1’ e o ponto 2’ terá o mesmo valor de pressão do ponto 3. A
questão é onde está localizado o ponto 3’, já que pode estar à esquerda ou à direita da linha 2-3.
Passando para o diagrama T-S, o ponto 2’ está acima do ponto 2 e a partir de 2’, traça-se uma isobárica até o
ponto 3 (com inclinação menor que a isocórica). Como o calor fornecido é o mesmo, a área A-2-3-C deve ser
igual a A-2’-3’-B. Isso só é possível se 3’ estiver à esquerda de 3.
Passando para o ponto 4’, no diagrama T-S é uma vertical com a mesma entropia B. Dessa forma, o calor
rejeitado no ciclo Otto (área A-1-4-C) é maior que o calor rejeitado no ciclo Diesel (área A-1’-4’-B), o que
resulta em uma eficiência do ciclo Diesel maior que do ciclo Otto.
Comentário
Além da comparação dos diagramas P-V e T-S, diversas outras podem ser realizadas usando os mesmos
procedimentos, como, por exemplo, mesmas pressão e temperatura máximas, trabalho realizado e
pressão máxima iguais etc. 
Verificando o aprendizado
Questão 1
Na comparação dos ciclos-padrão a ar, para concluir qual é o mais eficiente, verifica-se o ciclo que
A
apresenta maior temperatura de funcionamento.
B
possui maior entropia.
C
possui maior vazão de ar na entrada.
D
possui maior vazão de ar na saída.
E
recebe mais calor no tempo referente a combustão.
A alternativa E está correta.
A temperatura de funcionamento pode ser a mesma e as eficiências diferentes. A entropia pode ser a
mesma e as eficiências diferentes. Já os ciclos-padrão a ar não possuem entrada nem saída de ar, sendo o
ciclo mais eficiente aquele que recebe mais calor, por ciclo de combustão.
Questão 2
As principais comparações feitas dos ciclos-padrão a ar são entre os ciclos:
A
Brayton e Otto
B
Diesel e Brayton
C
Misto e Otto
D
Otto e Diesel
E
Sabathé e Brayton
A alternativa D está correta.
Para realizar a comparação, precisamos fazer testes controlados, e fazemos isso fixando algumas
propriedades, tal como a pressão, por exemplo. Quando o assunto é ciclo a ar, os mais comparados no
mundo, por sua eficiência, são os ciclos de Otto e Diesel.
5. Conclusão
Considerações finais
Como vimos, a complexidade da combustão dificulta a análise termodinâmica dos motores de combustão
interna. Por esse motivo, utilizam-se os ciclos-padrão a ar que representam qualitativamente o funcionamento
dos motores reais e, para isso, diversas hipóteses do fluido ativo (FA) são levadas em consideração.
Os principais ciclos-padrão a ar são os ciclos Otto, Diesel e Sabathé (ou misto). O ciclo Otto representa os
motores de ignição por centelha, o ciclo Diesel representa os motores de ignição por compressão e o ciclo
misto é o que mais se aproxima do ciclo real dos motores de combustão interna. Vimos as principais
características desses três ciclos.
Por fim, aprendemos como comparar os ciclos Otto e Diesel quando fixadas algumas propriedades. Nos
exemplos apresentados, foram fixadas taxa de compressão e calor fornecido, e pressão máxima e calor
fornecido. Feitas essas premissas, foram analisados quais ciclos apresentavam maior rendimento térmico.
Podcast
Ouça agora um bate-papo sobre os conceitos de modelos ideais e motores térmicos; as hipóteses do
fluido ativo na análise dos ciclos-padrão a ar; a diferença das propriedades extensivas para as
propriedades intensivas; a eficiência térmica do ciclo-padrão a ar Diesel; e os ciclos-padrão a ar Otto e
Diesel. Confira!
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Confira a indicação de leitura que separamos especialmente para você!
 
Leia o artigo Desempenho comparativo de um motor de ciclo diesel utilizando diesel e misturas de biodiesel,
disponível no portal SciELO, e entenda um pouco mais sobre o ciclo de Diesel.
Referências
BASSHUYSEN, R. V. Internal Combustion Engine Handbook ‒ Basics, Components, Systems, and Perspectives:
R-345. SAE, 2004.
 
BOSCH. Automotive Handbook. 6. ed. Alemanha: SAE, 2002.
 
BRUNETTI, F. Motores de Combustão Interna. v. 1. São Paulo: Blucher, 2018.
 
BRUNETTI, F. Motores de Combustão Interna . v. 2. São Paulo: Blucher, 2018.
 
TAYLOR, C. Análise dos Motores de Combustão Interna. São Paulo: Edgard Blucher, 1995.
 
TAYLOR, C. Internal Combustion Engine in Theory and Practice. 2. ed. [S.l.]: MIT Press, 1985.
	Modelos ideais de motores térmicos (ciclos teóricos)
	1. Itens iniciais
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	Introdução
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	1. Volume constante (Otto)
	As características do ciclo-padrão a ar Otto
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	Fluido ativo
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	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	2. Pressão constante (Diesel)
	As características de funcionamento do ciclo-padrão a ar Diesel
	Conteúdo interativo
	Ciclo-padrão a ar Diesel
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	3. Pressão Limitada (dual)
	Conceitos do ciclo-padrão a ar misto ou Sabathé
	Conteúdo interativo
	Ciclo-padrão a ar misto
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	4. Comparação entre os ciclos de Otto e Diesel
	Comparação da eficiência entre os ciclos-padrão a ar Otto e Diesel
	Conteúdo interativo
	Comparativo de eficiência de ciclos-padrão a ar
	Comentário
	Taxa de compressão e calor fornecido iguais
	Conteúdo interativo
	Pressão máxima e calor fornecido iguais
	Conteúdo interativo
	Comentário
	Verificando o aprendizado
	5. Conclusão
	Considerações finais
	Podcast
	Conteúdo interativo
	Explore +
	Referências