Termodinamika
Otto cycle
Ang cycle ng gasolina engine: dalawang adiabat + dalawang isochor.
Otto cycle — interactive na Termodinamika simulation. Ang cycle ng gasolina engine: dalawang adiabat + dalawang isochor. Libreng browser-based virtual physics lab na may live na SI measurement at guided tutorial.
Otto cycle
Ang cycle ng gasolina engine: dalawang adiabat + dalawang isochor.
Minomodelo ng Otto cycle ang spark-ignition engine: mabilis na combustion sa halos constant na volume ang nagtataas ng pressure, sinusundan ng adiabatic expansion na gumagawa ng gawain, tapos exhaust sa constant na volume. Mas mababa ang efficiency kaysa Carnot sa parehong temperatura dahil sa nag-iibang temperatura idinadagdag ang init.
- η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- Gasoline engine
Buod ng Pagsisiyasat
Iplano ang tanong bago mo buksan ang lab
Ang brief ay kapareho ng prerendered na page: driving question, magkatunggaling hula, papel ng variable, governing law, setup, pagtatasa at prompt ng pagpapalawak — nananatiling nakikita at sa ganitong pagkakasunod.
Pangunahing tanong
Ang Otto cycle (adiabatic compression, isochoric heating, adiabatic expansion, isochoric cooling) ay modelo ng gasoline engine. Hindi tulad ng Carnot cycle, dalawa sa leg nito ang nasa constant na volume sa halip na constant na temperatura. Sa mga constant-volume na leg na iyon, gumagawa ba ang gas ng gawain?
Mga hulang timbangin
- May gawain pa rin dahil nagbabago ang pressure sa mga leg na iyon.
- Negatibo ang gawain ng constant-volume na leg.
- Walang gawaing ginagawa sa constant-volume na leg, dahil W = PΔV at ΔV = 0.
Mga papel ng variable
Ang itinatakda mo:
- Numero ng leg
Ang sinusukat mo:
- Target volume ng leg V (L)
- Gawaing ginawa ng gas sa leg na ito (J)
Paano tumatakbo ang investigation
- Buksan ang otto-cycle preset at pindutin ang I-reset. 1 mol ng nitrogen (f = 5) ay piniipit mula 40 L papunta 10 L, tapos iniinit sa constant na volume hanggang 900 K.
- I-enable ang per-leg work at heat readout.
- Para sa bawat leg ng cycle (1 hanggang 4), basahin ang target volume ng leg at gawaing ginawa ng gas sa leg na iyon.
Pangunahing ekwasyon
Otto-Cycle Efficiency — η = W / Qin
Ang sinukat na efficiency ng engine ay η = W/Q_in — netong gawain kada hininging init; iyan ang ipinapakita ng binanggit na formula at iyan ang kino-compute ng data table mo. Para sa idealized na Otto cycle, ang efficiency ay nakadepende lamang sa compression ratio na r = V₁/V₂ at sa heat-capacity ratio na γ: η = 1 − 1/r^(γ−1) — mas mataas na compression, mas mataas na efficiency.
Ang hinihingi sa mga estudyante na kalkulahin ng napi-print na worksheet
- Kumpirmahing W = 0 ang leg 2 at 4 (isochoric) sa table mo, habang di-zero ang leg 1 at 3 (adiabatic). Kalkulahin ang compression ratio r = V₁/V₂ = 4 at efficiency ng cycle η = 1 − 1/r^(γ−1) gamit ang γ = 1.4.
- Positibo pa rin ang net na gawain ng cycle na ito kahit kalahati ng leg ay zero ang gawain. Ipaliwanag kung paanos ng dalawang adiabatic na leg mag-isa ay makakabuo ng net positibong output ng gawain.
Saan ito lumilitaw lampas sa lab
- Ang tunay na gasoline engine ay limitado sa compression ratio na mga 10-12 (mas mataas ay sanhi ng pre-ignition/knocking). Gamitin ang η = 1 − 1/r^(γ−1) para ipaliwanag kung bakit pumipihit ang mga designer ng engine para sa mas mataas na compression ratio kapag posible.
- Ibang cycle ang gamit ng Diesel engine (isobaric heating sa halip na isochoric) pero magkatulad ang ideya ng adiabatic compression. Kapwa umaasa sa adiabatic na leg para gawing mas mataas na temperatura ang gawain ng compression. Bakit mahalaga ang pagminimize ng pagkawala ng init sa compression para sa dalawang disenyo?
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Mabuhay sa Otto Cycle
- Piliin ang chamber
- Pindutin ang I-play
- Cycle ng gasolina engine
- Buksan ang Properties panel
- Nagawa mo ito!
Buksan ang interactive simulation para buuin ang scene, pindutin ang I-play, at tuklasin na may live na measurement at guided tutorial.
Heat Engines at Carnot Efficiency