Termodinamik
Kitaran Otto
Kitaran enjin petrol: dua adiabat + dua isokor.
Kitaran Otto — simulasi Termodinamik interaktif. Kitaran enjin petrol: dua adiabat + dua isokor. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Kitaran Otto
Kitaran enjin petrol: dua adiabat + dua isokor.
Kitaran Otto memodelkan enjin penyalaan-percikan: pembakaran pantas pada isipadu hampir malar menaikkan tekanan, diikuti pengembangan adiabatik melakukan kerja, kemudian ekzos pada isipadu malar. Ia kurang cekap daripada Carnot pada takat suhu yang sama kerana haba ditambah pada suhu berubah-ubah.
- η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- Enjin petrol
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Kitaran Otto (mampatan adiabatik, pemanasan isokor, pengembangan adiabatik, penyejukan isokor) memodelkan enjin petrol. Tidak seperti kitaran Carnot, dua kakinya berada pada isipadu malar dan bukannya suhu malar. Semasa kaki isipadu-malar itu, adakah gas melakukan sebarang kerja?
Ramalan untuk ditimbang
- Kerja tetap dilakukan kerana tekanan berubah semasa kaki itu.
- Kaki isipadu-malar melakukan kerja negatif.
- Tiada kerja dilakukan semasa kaki isipadu-malar, kerana W = PΔV dan ΔV = 0.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Nombor kaki
Apa yang anda ukur:
- Isipadu sasaran kaki V (L)
- Kerja oleh gas pada kaki ini (J)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset kitaran-otto dan tekan Set semula. 1 mol nitrogen (f = 5) memampat daripada 40 L ke 10 L, kemudian memanas pada isipadu malar kepada 900 K.
- Aktifkan bacaan kerja dan haba per-kaki.
- Bagi setiap kaki kitaran (1 hingga 4), baca isipadu sasaran kaki itu dan kerja yang dilakukan oleh gas semasa kaki itu.
Persamaan pengawal
Kecekapan Kitaran-Otto — η = W / Qin
Bagi kitaran Otto terideal, kecekapan bergantung hanya pada nisbah mampatan r = V₁/V₂ dan nisbah muatan-haba gas γ: η = 1 − 1/r^(γ−1). Nisbah mampatan lebih tinggi memberi kecekapan lebih tinggi.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Sahkan kaki 2 dan 4 (kaki isokor) menunjukkan W = 0 dalam jadual anda, sementara kaki 1 dan 3 (adiabatik) menunjukkan kerja bukan sifar. Kira nisbah mampatan r = V₁/V₂ = 4 dan kecekapan kitaran η = 1 − 1/r^(γ−1) menggunakan γ = 1.4.
- Kerja bersih kitaran ini positif walaupun separuh kakinya melakukan kerja sifar. Terangkan bagaimana dua kaki adiabatik sahaja boleh menghasilkan output kerja bersih positif.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Enjin petrol sebenar terhad kepada nisbah mampatan sekitar 10-12 (nisbah lebih tinggi menyebabkan pra-penyalaan/ketukan). Menggunakan η = 1 − 1/r^(γ−1), terangkan mengapa pereka enjin mengejar nisbah mampatan lebih tinggi apabila mungkin.
- Enjin Diesel menggunakan kitaran berbeza (pemanasan isobar dan bukannya isokor) tetapi idea mampatan-adiabatik yang serupa. Kedua-duanya bergantung pada kaki adiabatik untuk menukar kerja mampatan kepada suhu lebih tinggi. Mengapa meminimumkan kehilangan haba semasa mampatan penting bagi kedua-dua reka bentuk?
- 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 ke Kitaran Otto
- Pilih kebuk itu
- Tekan Main
- Kitaran enjin petrol
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.