Iċ-Ċiklu Otto: Mudell Idealizzat ta’ Magna ta’ Petrol

1 · Ippreddi

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?

2 · Tħejjija

  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.

3 · Ħu d-Dejta

Numru ta’ waqfaVolum tal-mira ta’ waqfa V (L)Ħidma maħduma mill-gass f’din il-waqfa (J)
1
2
3
4

Iskitta d-dijagramma P-V għall-4 waqfiet kollha. Immarka liema waqfiet huma s-segmenti f’volum kostanti (vertikali) u kkonferma li l-qarijiet ta’ ħidma tiegħek huma 0 hemmhekk.

4 · Analizza

  1. 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.
  2. 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.

5 · Estendi

  1. 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.
  2. 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?

Il-Fiżika Wara Dan l-Esperiment

Effiċjenza ta’ Ċiklu ta’ Otto

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.

← Lura għall-esperiment

Termodinamika

138 Folja ta’ Lab ta’ Fiżika Stampabbli u B’Xejn