Ciclo de Otto

Recebe o nome de ciclo de Otto, o ciclo termodinâmico que representa o funcionamento de motores de combustão interna, popularmente conhecidos como motores a explosão. O ciclo foi definido e patenteado pelo engenheiro francês Beaus de Rochas, porém, o engenheiro alemão Nikolaus August Otto o implementou, sendo o primeiro a construir um motor com base nesse ciclo.

ciclo de ottoO modelo ideal do ciclo de Otto é constituído por quatro processos reversíveis internamente:

  1. Admissão isobárica
  2. Compressão adiabática
  3. Expansão adiabática
  4. Exaustão isobárica

Motores de automóveis movidos a gasolina, álcool ou gás natural operam com base no ciclo de Otto. Esse tipo de motor também é chamado de motor de quatro tempos uma vez que ocorre num ciclo de 4 etapas: admissão, compressão, expansão e exaustão.

1º - Admissão: nessa primeira fase, a válvula de admissão (entrada) está aberta e a válvula de escape (saída) permanece fechada. O pistão se move de forma a aumentar o volume da câmara de combustão, e a mistura de combustível com o ar entra no cilindro sob pressão praticamente constante. Assim, diz-se que na fase de admissão ocorreu uma transformação isobárica, ou seja, transformação sob pressão constante.

2º - Compressão: agora as válvulas de admissão e de escape estão fechadas e o pistão realiza um movimento rápido, comprimindo a mistura combustível. Com isso, ocorre um aumento de pressão e uma diminuição do volume da mistura, simultaneamente. No fim dessa etapa a pressão do sistema é cerca de 9 vezes a pressão atmosférica.

3º - Expansão: nessa terceira etapa, as válvulas de admissão e escape continuam fechadas, o pistão sobe e a vela (um dispositivo do motor) solta uma faísca, que provoca uma explosão da mistura combustível. Por meio dessa queima, uma grande quantidade de energia térmica é obtida e parte dessa energia será convertida em trabalho mecânico. Com o fornecimento de calor, a pressão do sistema aumenta e o pistão é forçado violentamente para baixo, de modo a aumentar o volume do cilindro.

4º - Exaustão: por fim, no momento em que o pistão chega à posição de maior volume do cilindro, a válvula de escape se abre e a de admissão continua fechada. Isso faz com que o gás quente seja expulso da câmara de combustão, resfriando o sistema. Depois de ocorrer o resfriamento, o pistão se movimenta no sentido de diminuir o volume da câmara de combustão, conduzindo os resíduos da explosão para fora, que serão liberados pelo escapamento.

Assim que os gases são expulsos, o motor retorna à sua condição inicial, de forma que o ciclo se reinicie.

Referências:
http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclo_otto.htm
http://www.ucb.br/sites/100/118/TCC/2%C2%BA2009/TCCFranklinveraofinal.pdf
http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/15cOtto/materiais/saiba_mais.pdf
http://www.elivre.com.br/wp-content/uploads/2012/08/Funcionamento-de-um-carro.pdf

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