Termodinamika
Otto-körfolyamat
A benzinmotor körfolyamata: két adiabata + két izochora.
Otto-körfolyamat — interaktív Termodinamika szimuláció. A benzinmotor körfolyamata: két adiabata + két izochora. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Otto-körfolyamat
A benzinmotor körfolyamata: két adiabata + két izochora.
Az Otto-kör a robbantásos gyújtású motort modellezi: a közel állandó térfogatú gyors égés nyomást emel, majd adiabatikus tágítás munkát végez, végül állandó térfogatú kipufogás. Kevésbé hatékony, mint a Carnot-kör ugyanazon hőmérsékleti szélsőértékeknél, mert a hőt változó hőmérsékleten adja hozzá.
- η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- Benzinmotor
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Az Otto-körfolyamat (adiabatikus összenyomás, izochor fűtés, adiabatikus tágulás, izochor hűtés) egy benzinmotort modellez. A Carnot-körfolyamattal ellentétben két szakasza állandó térfogaton, nem állandó hőmérsékleten zajlik. Végez-e a gáz munkát az állandó térfogatú szakaszokon?
Mérlegelendő jóslatok
- Mégis van végzett munka, mert a nyomás változik e szakaszokon.
- Az állandó térfogatú szakaszok negatív munkát végeznek.
- Az állandó térfogatú szakaszokon nincs végzett munka, mert W = PΔV és ΔV = 0.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Szakasz száma
Amit mérsz:
- Szakasz céltérfogata V (m³)
- A gáz munkája ezen a szakaszon (J)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg az otto-cycle előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. 1 mól nitrogén (f = 5) 0.04 m³-ről 0.01 m³-re sűrűsödik, majd állandó térfogaton 900 K-re melegszik.
- Engedélyezd a szakaszonkénti munka- és hő-kijelzőket.
- A körfolyamat minden szakaszánál (1-től 4-ig) olvasd le a szakasz céltérfogatát és a gáz által a szakasz alatt végzett munkát.
Vezéregyenlet
Otto-körfolyamat hatásfoka — η = W / Qin
Egy idealizált Otto-körfolyamatnál a hatásfok csak az r = V₁/V₂ sűrítési aránytól és a gáz γ hőkapacitás-arányától függ: η = 1 − 1/r^(γ−1). A magasabb sűrítési arány magasabb hatásfokot ad.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Erősítsd meg, hogy a 2. és 4. szakasz (izochor) W = 0-t mutat a táblázatodban, míg az 1. és 3. (adiabatikus) nullától eltérő munkát. Számítsd ki az r = V₁/V₂ = 4 sűrítési arányt és a körfolyamat η = 1 − 1/r^(γ−1) hatásfokát γ = 1.4 használatával.
- Ennek a körfolyamatnak a nettó munkája pozitív, noha szakaszainak fele nulla munkát végez. Magyarázd meg, hogyan adhat maga a két adiabatikus szakasz pozitív nettó munkakibocsátást.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- A valódi benzinmotorok sűrítési aránya kb. 10-12 körül korlátozott (magasabb arány előgyújtést/kopogást okoz). A η = 1 − 1/r^(γ−1) segítségével magyarázd meg, miért törekednek a motortervezők magasabb sűrítési arányokra, amikor lehet.
- A Diesel-motor más körfolyamatot használ (izobár fűtést az izochor helyett), de hasonló adiabatikus sűrítési gondolatmenettel. Mindkettő adiabatikus szakaszokra támaszkodik, hogy az összenyomási munkát magasabb hőmérsékletté alakítsa. Miért fontos mindkét tervezésnél a sűrítés alatti hővesztés minimalizálása?
- 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
- Üdv az Otto-körfolyamatnál
- Válaszd ki a kamrát
- Nyomd meg az Indítást
- Benzinmotor körfolyamata
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.