Motor com turbocompressor e inter-resfriador. A potência do motor de um automóvel é diretamente proporcional à massa de ar empurrada para dentro dos cilindros do motor para produzir uma reação química com a gasolina. Muitos carros possuem um turbocompressor que produz a compressão do ar antes de ele entrar no motor, fornecendo maior quantidade de massa por unidade de volume. Essa compressão rápida, essen-cialmente adiabática, também aquece o ar. Para aumentar ainda mais a compressão, o ar passa através de um inter-resfriador, onde troca calor com suas vizinhanças à pressão constante. A seguir, o ar é injetado nos cilindros. Em um mecanismo típico, o ar é conduzido ao turbocompressor sob pressão atmosférica (1,01 × 105 Pa), com densidade ρ = 1,23 kg/m3 e temperatura igual a 15,0 °C. Ele é comprimido adiabaticamente até 1,45 × 105 Pa. No inter-resfriador, ele é resfriado até sua temperatura original de 15,0 °C a uma pressão constante de 1,45 × 105 Pa.
(a) Desenhe um diagrama PV para essa sequência de processos.
(b) Se o volume de um dos cilindros for igual a 575 cm3, qual será a massa de ar proveniente do inter-resfriador que encherá um cilindro à pressão de 1,45 × 105 Pa? Em comparação com a potência de um motor que recebe ar a uma pressão de 1,01 × 105 Pa à temperatura de 15,0 °C, qual é a porcentagem de aumento de potência obtida usando-se um turbocompressor e um inter-resfriador?
(c) Caso o inter-resfriador não seja usado, qual a massa de ar proveniente do turbocompressor que encherá um cilindro à pressão de 1,45 × 105 Pa? Em comparação com a potência de um motor que recebe ar a uma pressão de 1,01 × 105 Pa e à temperatura de 15,0 °C, qual é a porcentagem de aumento de potência obtida usando-se apenas o turbocompressor?
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