Ottov krožni proces: idealiziran model bencinskega motorja

1 · Predvidi

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?

• 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.

2 · Pripravi

1. 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.
2. Omogoči odčitka dela in toplote po krakih.
3. Za vsak krak kroga (1 do 4) odčitaj ciljno prostornino kraka in delo, ki ga je plin opravil med tem krakom.

3 · Zberi podatke

Skiciraj P-V diagram za vse 4 krake. Označi, kateri kraki so odseki pri konstantni prostornini (navpični), in potrdi, da so tvoji odčitki dela tam 0.

4 · Analiziraj

1. 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.
2. Neto delo tega kroga je pozitivno, čeprav polovica krakov opravi nič dela. Razloži, kako lahko sama dva adiabatna kraka proizvedeta neto pozitiven izhod dela.

5 · Razširi

1. 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.
2. 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?

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov