Termodinamika

ċiklu ta’ Otto

Iċ-ċiklu tal-magna tal-benzina: żewġ adijabati + żewġ izokori.

ċiklu ta’ Otto — simulazzjoni interattiva ta’ Termodinamika. Iċ-ċiklu tal-magna tal-benzina: żewġ adijabati + żewġ izokori. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.

ċiklu ta’ Otto

Iċ-ċiklu ta’ magna tal-benżina: żewġ adiabati + żewġ izokori.

Iċ-ċiklu Otto jimmodella magna ta’ tixgħil b’skintilla: kombustjoni mgħaġġla f’volum kważi kostanti togħli l-pressjoni, segwita minn espansjoni adiabatika li tagħmel ħidma, imbagħad skart f’volum kostanti. Hu inqas effiċjenti minn Carnot fl-istessi estremi ta’ temperatura għax is-sħana tiżdied f’temperatura li tvarja.

• η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
• Magna tal-benżina

Sommarju ta’ investigazzjoni

Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab

Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.

Mistoqsija ta’ tmexxija

Iċ-ċiklu Otto (kompressjoni adijabatika, tisħin izokorali, espansjoni adijabatika, tkessħ izokorali) jimmodella magna ta’ petrol. B’differenza miċ-ċiklu ta’ Carnot, żewġ waqfiet minnu huma f’volum kostanti minflok temperatura kostanti. Matul dawk il-waqfiet f’volum kostanti, il-gass jagħmel xi ħidma?

Predizzjonijiet biex jitqiesu

• Ħidma xorta ssir għax il-pressjoni tinbidel matul dawk il-waqfiet.
• Il-waqfiet f’volum kostanti jagħmlu ħidma negattiva.
• L-ebda ħidma ma ssir matul il-waqfiet f’volum kostanti, għax W = PΔV u ΔV = 0.

Rwoli tal-varjabbli

X’issettja:

• Numru ta’ waqfa

X’tkejjel:

• Volum tal-mira ta’ waqfa V (L)
• Ħidma maħduma mill-gass f’din il-waqfa (J)

Kif taħdem l-investigazzjoni

1. Iftaħ il-preset ta’ otto-cycle u agħfas Reset. 1 mol ta’ nitoġenu (f = 5) jinkompressa minn 0.04 m³ għal 0.01 m³, imbagħad jisħon f’volum kostanti għal 900 K.
2. Attiva l-qarijiet ta’ ħidma u sħana għal kull waqfa.
3. Għal kull waqfa taċ-ċiklu (1 sa 4), aqra l-volum tal-mira ta’ waqfa u l-ħidma maħduma mill-gass matul dik il-waqfa.

l-ekwazzjoni li tiggwida

Effiċjenza ta’ Ċiklu ta’ Otto — η = W / Qin

Għal ċiklu Otto idealizzat, l-effiċjenza tiddependi biss mir-rapport ta’ kompressjoni r = V₁/V₂ u r-rapport ta’ kapaċità ta’ sħana γ tal-gass: η = 1 − 1/r^(γ−1). Rapporti ogħla ta’ kompressjoni jagħtu effiċjenza ogħla.

X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu

• Ikkonferma li l-waqfiet 2 u 4 (l-izokorali) juru W = 0 fit-tabella tiegħek, filwaqt li l-waqfiet 1 u 3 (l-adijabatiċi) juru ħidma mhux żero. Ikkalkula r-rapport ta’ kompressjoni r = V₁/V₂ = 4 u l-effiċjenza taċ-ċiklu η = 1 − 1/r^(γ−1) bl-użu ta’ γ = 1.4.
• Il-ħidma netta ta’ dan iċ-ċiklu hi pożittiva anki jekk nofs il-waqfiet jagħmlu ħidma ta’ żero. Ispjega kif biss iż-żewġ waqfiet adijabatiċi jistgħu jipproduċu output ta’ ħidma netta pożittiva.

Fejn dan jidher lil hinn mill-lab

• Magni reali ta’ petrol huma limitati għal rapporti ta’ kompressjoni madwar 10-12 (rapporti ogħla jikkawżaw tixgħil bikri/knock). Bl-użu ta’ η = 1 − 1/r^(γ−1), ispjega għalfejn d-disinjaturi ta’ magni jippuxxaw għal rapporti ta’ kompressjoni ogħla meta jkun possibbli.
• Magna Diesel tuża ċiklu differenti (tisħin izobariku minflok izokorali) imma idea simili ta’ kompressjoni adijabatika. It-tnejn jiddependu fuq waqfiet adijabatiċi biex jikkonvertu l-ħidma ta’ kompressjoni f’temperaturi ogħla. Għalfejn it-tnaqqis ta’ telfa ta’ sħana matul il-kompressjoni hu importanti għaż-żewġ disinji?

• 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

1. Merħba għaċ-Ċiklu Otto
2. Agħżel il-kamra
3. Agħfas Riproduċi
4. Ċiklu ta’ magna tal-benżina
5. Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
6. Għamirtha!

Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.

Iftaħ Lab Interattiv →

Niżżel il-folja →

Il-Magni tas-Sħana u l-Effiċjenza ta’ Carnot