ஆட்டோ சுழற்சி: பெட்ரோல் இயந்திரத்தின் இலட்சியமாக்கப்பட்ட மாதிரி

1 · கணிப்பு

ஆட்டோ சுழற்சி (வெப்பக் காப்பு சுருக்கம், கன அளவு மாறா சூடாக்கம், வெப்பக் காப்பு விரிவாக்கம், கன அளவு மாறா குளிர்தல்) ஒரு பெட்ரோல் இயந்திரத்தை மாதிரியாக்குகிறது. கார்னோ சுழற்சியைப் போலல்லாமல், அதன் இரண்டு கட்டங்கள் நிலையான வெப்பநிலையில் அல்லாமல் நிலையான கன அளவில் உள்ளன. அந்த நிலையான-கன-அளவு கட்டங்களின்போது, வாயு ஏதாவது வேலை செய்யுமா?

• அந்த கட்டங்களில் அழுத்தம் மாறுவதால் இன்னும் வேலை செய்யப்படுகிறது.
• நிலையான-கன-அளவு கட்டங்கள் எதிர்மறை வேலை செய்கின்றன.
• நிலையான-கன-அளவு கட்டங்களின்போது வேலை செய்யப்படாது, ஏனெனில் W = PΔV மற்றும் ΔV = 0.

2 · அமைப்பு

1. ஆட்டோ-சுழற்சி முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். 1 mol நைட்ரஜன் (f = 5), 40 L-இலிருந்து 10 L-ஆக சுருங்கி, பின்னர் நிலையான கன அளவில் 900 K-க்கு சூடாகுகிறது.
2. ஒவ்வொரு-கட்ட வேலை மற்றும் வெப்ப வாசிப்புகளை இயக்குங்கள்.
3. சுழற்சியின் ஒவ்வொரு கட்டத்திற்கும் (1 முதல் 4 வரை), அந்த கட்டத்தின் இலக்கு கன அளவையும் அந்த கட்டத்தின்போது வாயு செய்த வேலையையும் படியுங்கள்.

3 · தரவு சேகரி

எல்லா 4 கட்டங்களுக்கும் P-V வரைபடத்தை வரையுங்கள். எந்த கட்டங்கள் நிலையான-கன-அளவு (செங்குத்து) பகுதிகள் என்று குறித்து, அங்கே உங்கள் வேலை வாசிப்புகள் 0 என்பதை உறுதிப்படுத்துங்கள்.

4 · பகுப்பாய்வு

1. உங்கள் அட்டவணையில் கட்டங்கள் 2 மற்றும் 4 (கன அளவு மாறா கட்டங்கள்) W = 0 காட்டுகின்றனவா, கட்டங்கள் 1 மற்றும் 3 (வெப்பக் காப்பு) பூஜ்யமற்ற வேலை காட்டுகின்றனவா என்பதை உறுதிப்படுத்துங்கள். γ = 1.4 பயன்படுத்தி சுருக்க விகிதம் r = V₁/V₂ = 4 மற்றும் சுழற்சி செயல்திறன் η = 1 − 1/r^(γ−1) கணக்கிடுங்கள்.
2. இந்த சுழற்சியின் பாதி கட்டங்கள் பூஜ்ய வேலை செய்தாலும் அதன் நிகர வேலை நேர்மறை. இரண்டு வெப்பக் காப்பு கட்டங்கள் மட்டும் எவ்வாறு நிகர நேர்மறை வேலை வெளியீட்டை உருவாக்க முடியும் என்று விளக்குங்கள்.

5 · நீட்டிப்பு

1. உண்மையான பெட்ரோல் இயந்திரங்கள் சுருக்க விகிதங்கள் சுமார் 10-12 வரை மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளன (அதிக விகிதங்கள் முன்-எரிதல்/காக்கிங்கை ஏற்படுத்தும்). η = 1 − 1/r^(γ−1) பயன்படுத்தி, இயந்திர வடிவமைப்பாளர்கள் சாத்தியமாகும்போது அதிக சுருக்க விகிதங்களுக்கு ஏன் முயற்சிக்கிறார்கள் என்று விளக்குங்கள்.
2. டீசல் இயந்திரம் வேறு சுழற்சியை (கன அளவு மாறாவுக்கு பதிலாக அழுத்தம் மாறா சூடாக்கம்) பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் இதே வெப்பக்-காப்பு-அழுத்த யோசனையை. இரண்டும் சுருக்க வேலையை அதிக வெப்பநிலைகளாக மாற்ற வெப்பக் காப்பு கட்டங்களையே நம்புகின்றன. சுருக்கத்தின்போது வெப்ப இழப்பை குறைப்பது இரண்டு வடிவமைப்புகளுக்கும் ஏன் முக்கியம்?

இந்த சோதனையின் பின்னணி இயற்பியல்

← சோதனைக்குத் திரும்பு

138 இலவச அச்சிடக்கூடிய இயற்பியல் ஆய்வகப் பணித்தாள்கள்