Termodinamika
Ottov krožni proces
Krožni proces bencinskega motorja: dve adiabati + dve izohori.
Ottov krožni proces — interaktivna simulacija Termodinamika. Krožni proces bencinskega motorja: dve adiabati + dve izohori. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Ottov krožni proces
Krožni proces bencinskega motorja: dve adiabati + dve izohori.
Ottov krožni proces modelira motor z vžigom z iskro: hitro zgorevanje pri skoraj konstantni prostornini dvigne tlak, nato adiabatna ekspanzija opravi delo, sledi izpuh pri konstantni prostornini. Manj je učinkovit od Carnota pri istih temperaturnih skrajnostih, ker se toplota dodaja pri spreminjajoči se temperaturi.
- η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- Bencinski motor
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Ottov krožni proces (adiabatno stiskanje, izohorno segrevanje, adiabatna ekspanzija, izohorno hlajenje) modelira bencinski motor. Za razliko od Carnotovega sta dva njegova kraka pri konstantni prostornini namesto pri konstantni temperaturi. Ali plin med temi kraki pri konstantni prostornini opravi kakšno delo?
Predvidevanja za pretehtanje
- Delo se še vedno opravi, ker se tlak med temi kraki spreminja.
- Kraki pri konstantni prostornini opravijo negativno delo.
- Med kraki pri konstantni prostornini ni opravljeno nobeno delo, ker je W = PΔV in ΔV = 0.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Številka kraka
Kaj izmeriš:
- Ciljna prostornina kraka V (m³)
- Delo, ki ga je plin opravil v tem kraku (J)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev otto-cycle in pritisni Ponastavi. 1 mol dušika (f = 5) se stiska z 0,04 m³ na 0,01 m³, nato se segreva pri konstantni prostornini na 900 K.
- Omogoči odčitka dela in toplote po krakih.
- Za vsak krak kroga (1 do 4) odčitaj ciljno prostornino kraka in delo, ki ga je plin opravil med tem krakom.
Vodilna enačba
Izkoristek Ottovega krožnega procesa — η = W / Qin
Za idealiziran Ottov krog je izkoristek odvisen samo od razmerja stiskanja r = V₁/V₂ in razmerja toplotnih kapacitet plina γ: η = 1 − 1/r^(γ−1). Višja razmerja stiskanja dajejo višji izkoristek.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Potrdi, da kraka 2 in 4 (izohorna kraka) kažeta W = 0 v tvoji tabeli, kraka 1 in 3 (adiabatna) pa nenično delo. Izračunaj razmerje stiskanja r = V₁/V₂ = 4 in izkoristek kroga η = 1 − 1/r^(γ−1) z γ = 1.4.
- Neto delo tega kroga je pozitivno, čeprav polovica krakov opravi nič dela. Razloži, kako lahko sama dva adiabatna kraka proizvedeta neto pozitiven izhod dela.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Pravi bencinski motorji so omejeni na razmerja stiskanja okoli 10-12 (višja razmerja povzročijo predvžig/trlkanje). Z η = 1 − 1/r^(γ−1) razloži, zakaj oblikovalci motorjev stremijo k višjim razmerjem stiskanja, kadar je mogoče.
- Dieselov motor uporablja drugačen krog (izobarno segrevanje namesto izohornega), a podobno idejo adiabatnega stiskanja. Oba se zanašata na adiabatne krake, da pretvorita delo stiskanja v višje temperature. Zakaj je zmanjševanje izgube toplote med stiskanjem pomembno za oba načrta?
- 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
- Dobrodošli pri Ottovem krožnem procesu
- Izberi komoro
- Pritisni Predvajaj
- Krožni proces bencinskega motorja
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →
Toplotni stroji in Carnotov izkoristek