ऊष्मागतिकी
ऑटो चक्र
पेट्रोल इंजन चक्र: दो रुद्धोष्म रेखाएँ + दो समआयतनिक रेखाएँ।
ऑटो चक्र — इंटरैक्टिव ऊष्मागतिकी सिमुलेशन। पेट्रोल इंजन चक्र: दो रुद्धोष्म रेखाएँ + दो समआयतनिक रेखाएँ। लाइव SI मापों और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ मुफ्त ब्राउज़र-आधारित वर्चुअल फिजिक्स लैब।
Otto चक्र
पेट्रोल इंजन चक्र: दो adiabat + दो isochor।
ऑटो चक्र एक स्पार्क-इग्निशन इंजन को मॉडल करता है: लगभग स्थिर आयतन पर तेज़ दहन दाब बढ़ाता है, उसके बाद कार्य करता रुद्धोष्म प्रसार, फिर स्थिर आयतन पर निकास। यह समान तापमान सीमाओं पर कार्नो से कम दक्ष है क्योंकि ऊष्मा बदलते तापमान पर जोड़ी जाती है।
- η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- पेट्रोल इंजन
जाँच संक्षिप्त
प्रयोगशाला खोलने से पहले प्रश्न की योजना बनाएं
यह संक्षिप्त विवरण प्रीरेंडर किए गए पेज जैसा है: मुख्य प्रश्न, प्रतिस्पर्धी पूर्वानुमान, चरों की भूमिकाएँ, लागू नियम, सेटअप तथा विश्लेषण और विस्तार के संकेत इसी क्रम में दिखाई देते हैं।
ड्राइविंग प्रश्न
ओटो चक्र (एडियाबेटिक संपीड़न, आइसोकोरिक हीटिंग, एडियाबेटिक विस्तार, आइसोकोरिक कूलिंग) एक गैसोलीन इंजन का मॉडल बनाता है। कार्नोट चक्र के विपरीत, इसके दो पैर स्थिर तापमान के बजाय स्थिर आयतन पर हैं। उन constant-volume पैरों के दौरान, क्या गैस कोई काम करती है?
तौलने की भविष्यवाणी
- काम अभी भी पूरा हो गया है क्योंकि उन पैरों के दौरान दाब बदल जाता है।
- constant-volume पैर नकारात्मक कार्य करते हैं।
- constant-volume चरणों के दौरान कोई काम नहीं किया जाता है, क्योंकि W = PΔV और ΔV = 0 है।
परिवर्तनशील भूमिकाएँ
आपने क्या सेट किया:
- पैर संख्या
आप क्या मापते हैं:
- पैर का लक्ष्य आयतन V (m³)
- इस पैर को गैस द्वारा पूरा किया गया कार्य (J)
जाँच कैसे चलती है
- otto-cycle प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। 1 मोल नाइट्रोजन (f = 5 ) 0.04 m³ से 0.01 m³, तक संपीड़ित होता है और फिर स्थिर मात्रा में 900 K तक गर्म होता है।
- per-leg कार्य और हीट रीडआउट सक्षम करें।
- चक्र के प्रत्येक चरण (1 से 4 तक) के लिए, चरण की लक्षित मात्रा और उस चरण के दौरान गैस द्वारा किए गए कार्य को पढ़ें।
शासक समीकरण
ओटो-साइकिल दक्षता — η = W / Qin
एक आदर्श ओटो चक्र के लिए, दक्षता केवल संपीड़न अनुपात r = V₁/V₂ और गैस के heat-capacity अनुपात γ: η = 1 - 1 /r^(γ−1). पर निर्भर करती है। उच्च संपीड़न अनुपात उच्च दक्षता देते हैं।
मुद्रण योग्य वर्कशीट छात्रों से क्या काम करने के लिए कहती है
- पुष्टि करें कि पैर 2 और 4 (आइसोकोरिक पैर) आपकी तालिका में W = 0 दिखाते हैं, जबकि पैर 1 और 3 (एडियाबेटिक) गैर-शून्य कार्य दिखाते हैं। γ = 1.4 का उपयोग करके संपीड़न अनुपात r = V₁/V₂ = 4 और चक्र दक्षता η = 1 - 1 /r^(γ−1) की गणना करें।
- इस चक्र का नेटवर्क कार्य सकारात्मक है भले ही इसके आधे पैर शून्य कार्य करते हैं। बताएं कि कैसे दो रुद्धोष्म पैर अकेले शुद्ध सकारात्मक कार्य आउटपुट उत्पन्न कर सकते हैं।
जहाँ यह प्रयोगशाला से परे दिखाई देता है
- वास्तविक गैसोलीन इंजन 10 - 12 के आसपास संपीड़न अनुपात तक सीमित हैं (उच्च अनुपात pre-ignition /knocking). का कारण बनता है η = 1 - 1 /r^(γ−1), का उपयोग करके समझाएं कि इंजन डिजाइनर जब संभव हो तो उच्च संपीड़न अनुपात पर जोर क्यों देते हैं।
- एक डीज़ल इंजन एक अलग चक्र (आइसोकोरिक के बजाय आइसोबैरिक हीटिंग) का उपयोग करता है लेकिन एक समान adiabatic-compression विचार का उपयोग करता है। दोनों संपीड़न कार्य को उच्च तापमान में परिवर्तित करने के लिए रुद्धोष्म पैरों पर भरोसा करते हैं। दोनों डिज़ाइनों के लिए संपीड़न के दौरान गर्मी के नुकसान को कम करना क्यों महत्वपूर्ण है?
- 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
- Otto चक्र में आपका स्वागत है
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