ఉష్ణగతిక శాస్త్రం
ఒట్టో చక్రం
పెట్రోల్ ఇంజన్ చక్రం: రెండు రుద్ధోష్ణ + రెండు సమఘనపరిమాణ దశలు.
ఒట్టో చక్రం — ఇంటరాక్టివ్ ఉష్ణగతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. పెట్రోల్ ఇంజన్ చక్రం: రెండు రుద్ధోష్ణ + రెండు సమఘనపరిమాణ దశలు. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
ఒట్టో చక్రం
పెట్రోల్-ఇంజన్ చక్రం: రెండు రుద్ధోష్ణ + రెండు సమఘనపరిమాణ దశలు.
ఒట్టో చక్రం స్పార్క్-ఇగ్నిషన్ ఇంజన్ను నమూనా చేస్తుంది: దాదాపు స్థిర ఘనపరిమాణంలో వేగమైన దహనం పీడనాన్ని పెంచుతుంది, తర్వాత పని చేసే రుద్ధోష్ణ వ్యాకోచం, ఆపై స్థిర ఘనపరిమాణంలో ఎగ్జాస్ట్. ఉష్ణం మారుతున్న ఉష్ణోగ్రత వద్ద జోడించబడడంతో, అదే ఉష్ణోగ్రత పరిధుల్లో కార్నో కంటే తక్కువ దక్షత.
- η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- పెట్రోల్ ఇంజన్
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
ఒట్టో చక్రం (రుద్ధోష్మ సంపీడనం, సమఘనపరిమాణ తాపనం, రుద్ధోష్మ వ్యాకోచం, సమఘనపరిమాణ శీతలీకరణం) పెట్రోల్ ఇంజన్ను నమూనా చేస్తుంది. కార్నో చక్రానికి భిన్నంగా, దీని రెండు దశలు స్థిర ఉష్ణోగ్రత కాదు, స్థిర ఘనపరిమాణం వద్ద ఉంటాయి. ఆ స్థిర-ఘనపరిమాణ దశలలో వాయువు ఏ పనీ చేస్తుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- ఆ దశలలో పీడనం మారుతుంది కాబట్టి పని ఇప్పటికీ జరుగుతుంది.
- స్థిర-ఘనపరిమాణ దశలు ఋణాత్మక పని చేస్తాయి.
- W = PΔV కాబట్టి, ΔV = 0 అయిన స్థిర-ఘనపరిమాణ దశలలో పని జరగదు.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- దశ సంఖ్య
మీరు కొలిచేవి:
- దశ యొక్క లక్ష్య ఘనపరిమాణం V (L)
- ఈ దశలో వాయువు చేసిన పని (J)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- otto-cycle ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. 1 mol నైట్రోజన్ (f = 5) 40 L నుండి 10 L కు సంపీడనం అవుతుంది, తర్వాత స్థిర ఘనపరిమాణం వద్ద 900 K కు వేడెక్కుతుంది.
- దశ-స్థాయి పని, ఉష్ణ రీడింగ్లను చేతనం చేయండి.
- చక్రం యొక్క ప్రతి దశకూ (1 నుండి 4 వరకు), ఆ దశ యొక్క లక్ష్య ఘనపరిమాణం, ఆ దశలో వాయువు చేసిన పనిని చదవండి.
పాలక సమీకరణం
ఒట్టో-చక్ర సామర్థ్యం — η = W / Qin
ఆదర్శీకృత ఒట్టో చక్రానికి, దక్షత సంపీడన నిష్పత్తి r = V₁/V₂, వాయు ఉష్ణ-సామర్థ్య నిష్పత్తి γ పైనే ఆధారపడుతుంది: η = 1 − 1/r^(γ−1). ఎక్కువ సంపీడన నిష్పత్తులు ఎక్కువ దక్షతను ఇస్తాయి.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- దశలు 2, 4 (సమఘనపరిమాణ దశలు) మీ పట్టికలో W = 0 చూపుతాయని, దశలు 1, 3 (రుద్ధోష్మ) శూన్యేతర పని చూపుతాయని నిర్ధారించండి. సంపీడన నిష్పత్తి r = V₁/V₂ = 4, చక్ర దక్షత η = 1 − 1/r^(γ−1) (γ = 1.4 ఉపయోగించి) లెక్కించండి.
- సగం దశలు సున్నా పని చేసినప్పటికీ ఈ చక్ర నికర పని ధనాత్మకం. రెండు రుద్ధోష్మ దశలు మాత్రమే ఎలా నికర ధనాత్మక పని అవుట్పుట్ను ఉత్పత్తి చేయగలవో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- నిజమైన పెట్రోల్ ఇంజన్లు 10-12 సుమారు సంపీడన నిష్పత్తులకు పరిమితం (ఎక్కువ నిష్పత్తులు ప్రీ-ఇగ్నిషన్/నాకింగ్కు కారణమవుతాయి). η = 1 − 1/r^(γ−1) ఉపయోగించి, ఇంజన్ డిజైనర్లు వీలైనప్పుడల్లా ఎక్కువ సంపీడన నిష్పత్తుల కోసం ఎందుకు ప్రయత్నిస్తారో వివరించండి.
- డీజిల్ ఇంజన్ భిన్నమైన చక్రాన్ని వాడుతుంది (సమఘనపరిమాణం బదులు సమపీడన తాపనం) కానీ ఇదే రుద్ధోష్మ-సంపీడన భావనను వాడుతుంది. రెండూ సంపీడన పనిని ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలుగా మార్చడానికి రుద్ధోష్మ దశలపై ఆధారపడతాయి. రెండు నమూనాలకూ సంపీడన సమయంలో ఉష్ణ నష్టాన్ని తగ్గించడం ముఖ్యమెందుకు?
- 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
- Otto Cycle కు స్వాగతం
- గది ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- పెట్రోల్-ఇంజన్ చక్రం
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.
ఉష్ణ యంత్రాలు & కార్నో సామర్థ్యం