Termodinamika
Siklus Otto
Siklus mesin bensin: dua proses adiabatik + dua proses isokhorik.
Siklus Otto — simulasi Termodinamika interaktif. Siklus mesin bensin: dua proses adiabatik + dua proses isokhorik. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Siklus Otto
Siklus mesin bensin: dua adiabat + dua isokhor.
Siklus Otto memodelkan mesin pengapian percikan: pembakaran cepat pada volume hampir konstan meningkatkan tekanan, diikuti oleh ekspansi adiabatik yang melakukan kerja, kemudian pembuangan pada volume konstan. Ini kurang efisien dibandingkan Carnot pada ekstrem suhu yang sama karena panas ditambahkan pada suhu yang bervariasi.
- η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- Mesin bensin
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Siklus Otto (kompresi adiabatik, pemanasan isokorik, ekspansi adiabatik, pendinginan isokorik) memodelkan mesin bensin. Berbeda dengan siklus Carnot, kedua kakinya berada pada volume konstan dan bukan suhu konstan. Pada putaran volume konstan tersebut, apakah gas melakukan usaha?
Prediksi untuk ditimbang
- Pekerjaan masih dilakukan karena perubahan tekanan pada kaki tersebut.
- Kaki dengan volume konstan melakukan kerja negatif.
- Tidak ada usaha yang dilakukan pada kaki volume konstan, karena W = PΔV dan ΔV = 0.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Nomor kaki
Apa yang Anda ukur:
- Volume target kaki V (m³)
- Usaha yang dilakukan dengan gas pada kaki ini (J)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset otto-cycle dan tekan Reset. 1 mol nitrogen (f = 5 ) dikompres dari 0.04 m³ ke 0.01 m³, kemudian dipanaskan pada volume konstan hingga 900 K.
- Aktifkan pembacaan kerja per kaki dan panas.
- Untuk setiap bagian siklus (1 sampai 4), bacalah volume target pada bagian tersebut dan usaha yang dilakukan oleh gas pada bagian tersebut.
Persamaan yang mengatur
Efisiensi Siklus Otto — η = W / Qin
Untuk siklus Otto yang diidealkan, efisiensi hanya bergantung pada rasio kompresi r = V₁/V₂ dan rasio kapasitas panas gas γ: η = 1 − 1/r^(γ−1). Rasio kompresi yang lebih tinggi memberikan efisiensi yang lebih tinggi.
Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak
- Pastikan kaki 2 dan 4 (kaki isokorik) menunjukkan W = 0 pada tabel Anda, sedangkan kaki 1 dan 3 (adiabatik) menunjukkan usaha bukan nol. Hitung rasio kompresi r = V₁/V₂ = 4 dan efisiensi siklus η = 1 − 1/r^(γ−1) menggunakan γ = 1.4.
- Kerja bersih siklus ini adalah positif meskipun separuh kakinya tidak melakukan kerja sama sekali. Jelaskan bagaimana kedua kaki adiabatik saja dapat menghasilkan keluaran kerja positif bersih.
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Mesin bensin sebenarnya dibatasi pada rasio kompresi sekitar 10-12 (rasio yang lebih tinggi menyebabkan penyalaan awal/ketukan). Dengan menggunakan η = 1 − 1/r^(γ−1), jelaskan mengapa perancang mesin mendorong rasio kompresi yang lebih tinggi jika memungkinkan.
- Mesin Diesel menggunakan siklus yang berbeda (pemanasan isobarik bukan isokorik) tetapi ide kompresi adiabatik serupa. Keduanya mengandalkan kaki adiabatik untuk mengubah kerja kompresi menjadi suhu yang lebih tinggi. Mengapa meminimalkan kehilangan panas selama kompresi penting untuk kedua desain?
- 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
- Selamat datang di siklus Otto
- Pilih ruang
- Tekan Putar
- Siklus mesin bensin
- Buka inspektur
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.
Mesin Kalor & Efisiensi Carnot