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Quão importante é a eficiência térmica? Como ela afeta a quilometragem de gás do seu carro?
Quando você entra em um posto de gasolina e abastece seu tanque, você já se perguntou como a energia naquele tanque é convertida em potência para impulsionar seu carro? A eficiência térmica, como fator-chave na determinação do consumo de combustível de automóveis, é o conceito central que afeta a eficiência de conversão de energia.
A eficiência térmica de um motor é a relação entre a energia total contida no combustível e a quantidade de energia que pode ser convertida em trabalho útil.
Os motores de automóveis são divididos principalmente em duas categorias: motores de combustão interna e motores de combustão externa. Os motores de combustão interna incluem motores a gasolina, motores a diesel, etc., enquanto os motores de combustão externa são geralmente usados para motores a vapor e turbinas. Diferentes tipos de motores têm características únicas de eficiência térmica, que afetam o consumo de combustível do veículo.
Em geral, a eficiência do motor é calculada com base na relação entre trabalho útil e calor absorvido, portanto, perdas de energia devido ao atrito, resistência ao fluxo de ar, etc., têm um impacto significativo no consumo de combustível. Toda vez que um carro anda, ele silenciosamente perde uma quantidade considerável de energia.
De acordo com os dados, a eficiência térmica máxima dos motores modernos a gasolina pode chegar a mais de 50%, mas a maioria dos modelos disponíveis comercialmente só pode atingir entre 20% e 40%.
Com mais de 60% da energia térmica não convertida em propulsão, a maior parte da energia ainda é descarregada na forma de calor e ruído. Esse fenômeno, sem dúvida, nos faz sentir impotentes toda vez que reabastecemos. Isso significa que o preço que você paga para encher seu tanque na verdade esconde muitos custos de energia desperdiçados?
Existem muitos fatores que afetam a eficiência térmica do motor, entre os quais a taxa de compressão é um fator importante que afeta a eficiência térmica do motor de combustão interna. Quanto maior a taxa de compressão, maior a potência efetiva total em teoria, mas a compressão excessiva pode causar operação instável do motor, por isso é necessário equilibrar desempenho e praticidade.
Aumentar a proporção de mistura ar-combustível para tornar a combustão mais completa é um dos métodos importantes para melhorar a eficiência térmica.
Considerando ainda mais o suprimento de oxigênio, cerca de 21% do ar é oxigênio. Quando há oxigênio insuficiente, o combustível não pode ser completamente queimado, resultando em eficiência reduzida e emissão de poluentes. Para atingir maior eficiência térmica, a pressão de admissão precisa ser aumentada, o que pode ser obtido por meio de um sistema de sobrealimentação.
Entre os motores a gasolina, muitos modelos costumam usar o ciclo Otto. No entanto, com o avanço da tecnologia, alguns novos motores combinam o ciclo Atkinson para focar na melhoria da eficiência energética. Esta é, sem dúvida, uma direção importante para o desenvolvimento futuro dos automóveis.
Os motores a diesel são geralmente mais eficientes termicamente porque usam uma taxa de compressão mais alta, o que compensa as perdas de bombeamento de ar.
Os motores a diesel, por funcionarem com uma taxa de compressão mais alta, podem realmente superar muitos motores a gasolina em termos de eficiência. Esta é, sem dúvida, a melhor escolha para caminhões que precisam transportar mercadorias pesadas.
Finalmente, chegamos aos motores de combustão externa, como os motores a vapor. Embora sua eficiência térmica não seja tão boa quanto a dos motores de combustão interna, eles ainda são usados em áreas como transporte marítimo em certos casos específicos. Resumindo, como a eficiência térmica desempenha um papel vital em toda a cadeia de transmissão, o desenvolvimento futuro da tecnologia automotiva se concentrará mais em como melhorar essa eficiência.
À medida que você explora mais os limites da tecnologia automotiva, isso o faz refletir sobre o equilíbrio entre conforto ao dirigir e consumo de combustível?
