उष्मागतिशास्त्र
ऑटो चक्र
पेट्रोल-इंजिन चक्र: दोन रुद्धोष्म + दोन समघनफळी.
ऑटो चक्र — संवादी उष्मागतिशास्त्र सिम्युलेशन. पेट्रोल-इंजिन चक्र: दोन रुद्धोष्म + दोन समघनफळी. थेट SI मापने व मार्गदर्शित ट्युटोरियलसह मोफत, ब्राउझरवर चालणारी आभासी भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा.
ऑटो चक्र
पेट्रोल-इंजिन चक्र: दोन रुद्धोष्म + दोन समघनफळी.
ऑट्टो चक्र स्पार्क-प्रज्वलन इंजिन मॉडेल करते: जवळपास स्थिर घनफळावर झटपट् ज्वलन दाब वाढवते, मग कार्य करणारे रुद्धोष्म प्रसरण, नंतर स्थिर घनफळावर निर्गमन. त्याच तापमान टोकांवर ते कार्नोपेक्षा कमी कार्यक्षम आहे कारण उष्णता बदलणाऱ्या तापमानावर मिळते.
- η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- पेट्रोल इंजिन
अन्वेषण सारांश
प्रयोगशाळा उघडण्यापूर्वी प्रश्नच आखा
सारांश पूर्व-स्वरूपित पानासारखाच आहे: मार्गदर्शक प्रश्न, स्पर्धक अनुमान, चलांच्या भूमिका, प्रमुख नियम, मांडणी, विश्लेषण व विस्तार सूचना दिसत राहतात आणि याच क्रमाने.
मार्गदर्शक प्रश्न
ऑट्टो चक्र (रुद्धोष्म संपीडन, समघनफळी तापन, रुद्धोष्म प्रसरण, समघनफळी शीतन) पेट्रोल इंजिनाचे मॉडेल करते. कार्नो चक्रापेक्षा वेगळे म्हणजे दोन पायऱ्या स्थिर तापमानाऐवजी स्थिर घनफळावर. त्या स्थिर-घनफळ पायऱ्यांत वायू काही कार्य करते का?
विचारात घेण्याचे अनुमान
- कार्य तरी होते, कारण त्या पायऱ्यांत दाब बदलतो.
- स्थिर-घनफळ पायऱ्या ऋण कार्य करतात.
- स्थिर-घनफळ पायऱ्यांत कार्य होत नाही, कारण W = PΔV आणि ΔV = 0.
चलांच्या भूमिका
तुम्ही काय निश्चित करता:
- पायरी क्रमांक
तुम्ही काय मापता:
- पायरीचे लक्ष्य घनफळ V (L)
- या पायरीत वायूने केलेले कार्य (J)
तपासणी कशी चालते
- ऑट्टो-सायकल प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. 1 mol नायट्रोजन (f = 5) 40 L पासून 10 L पर्यंत संपीडित होतो, मग स्थिर घनफळावर 900 K पर्यंत गरम होतो.
- प्रति-पायरी कार्य व उष्णता वाचने सुरू करा.
- चक्राच्या प्रत्येक पायरीसाठी (1 ते 4), त्या पायरीचे लक्ष्य घनफळ व त्या पायरीत वायूने केलेले कार्य वाचा.
मूलभूत समीकरण
ऑटो-चक्र कार्यक्षमता — η = W / Qin
आदर्शीकृत ऑट्टो चक्रासाठी कार्यक्षमता फक्त संपीडन गुणोत्तर r = V₁/V₂ व वायूच्या उष्णता-क्षमता गुणोत्तरावर γ अवलंबून: η = 1 − 1/r^(γ−1). जास्त संपीडन गुणोत्तरे जास्त कार्यक्षमता देतात.
छापण्यायोग्य कार्यपत्रिका विद्यार्थ्यांकडून काय काढून घेते
- पायरी 2 व 4 (समघनफळी) तक्त्यात W = 0 दाखवतात तर पायरी 1 व 3 (रुद्धोष्म) शून्य-नसलेले कार्य दाखवतात याची पुष्टी करा. संपीडन गुणोत्तर r = V₁/V₂ = 4 व चक्र कार्यक्षमता η = 1 − 1/r^(γ−1), γ = 1.4 सह काढा.
- अर्ध्या पायऱ्या शून्य कार्य करत असूनही या चक्राचे निव्वळ कार्य धन आहे. फक्त दोन रुद्धोष्म पायऱ्या निव्वळ धन कार्य-निर्गमन कसे देऊ शकतात ते स्पष्ट करा.
प्रयोगशाळेबाहेर हे कुठे दिसते
- खऱ्या पेट्रोल इंजिनांची संपीडन गुणोत्तरे 10-12 च्या आसपास मर्यादित असतात (जास्त गुणोत्तरांनी आधीच प्रज्वलन/ठोके लागतात). η = 1 − 1/r^(γ−1) वापरून, इंजिन-रचणारे शक्य असेल तेव्हा जास्त संपीडन गुणोत्तरांकडे का झेपावतात ते स्पष्ट करा.
- डीझेल इंजिन वेगळे चक्र वापरते (समघनफळीऐवजी समदाबी तापन) पण त्याची रुद्धोष्म-संपीडन कल्पना सारखी. दोन्ही संपीडन-कार्याला जास्त तापमानात रूपांतरित करण्यासाठी रुद्धोष्म पायऱ्यांवर अवलंबून असतात. दोन्ही रचनांसाठी संपीडनादरम्यान उष्णता-नुकसान कमी ठेवणे का महत्त्वाचे ते स्पष्ट करा.
- 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
- ऑट्टो चक्रामध्ये स्वागत आहे
- कक्ष निवडा
- प्ले दाबा
- पेट्रोल-इंजिन चक्र
- गुणधर्म पॅनेल उघडा
- तुम्ही केले!
दृश्य बांधण्यासाठी, प्ले दाबण्यासाठी आणि थेट मापने व मार्गदर्शित ट्युटोरियलसह एक्सप्लोर करण्यासाठी संवादी सिम्युलेशन उघडा.
ऊष्मा इंजिन व कार्नो कार्यक्षमता