熱力學
奧托迴圈
汽油機迴圈：兩條絕熱線 + 兩條等容線。
奧托迴圈——互動式熱力學模擬。汽油機迴圈：兩條絕熱線 + 兩條等容線。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
奧托循環
汽油機循環：兩條絕熱線 + 兩條等容線。
奧托循環模擬火星塞點火引擎：在幾乎恆定的體積下快速燃燒會使壓力上升，接著是做功的絕熱膨脹，然後在恆定體積下排氣。由於熱量是在變動的溫度下加入的，在相同溫度極限下，其效率不如卡諾循環。
- 奧托循環效率 η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- 汽油機
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
奧托循環（絕熱壓縮、等容加熱、絕熱膨脹、等容冷卻）用來建模汽油引擎。與卡諾循環不同，它有兩個階段是在恆定體積而非恆定溫度下進行的。在這些等容階段中，氣體是否做功？
預測權重
- 由於這些腿部的壓力發生變化，工作仍在完成。
- 等容階段做負功。
- 由於W = PΔV且ΔV = 0，等容階段不做任何功。
可變角色
您設定的內容：
- 腿數
您測量的內容：
- 腿部目標體積V (m³)
- 這條腿透過氣體做功 (J)
調查如何進行
- 開啟 otto-cycle 預設並按下 Reset。 1 莫耳氮氣 (f = 5 ) 從 0.04 m³ 壓縮至 0.01 m³,，然後以恆定體積加熱至 900 K。
- 啟用 per-leg 工作和熱量讀數。
- 對於循環的每條腿（1 到 4），讀出該腿的目標體積以及該腿期間氣體所做的功。
控制方程
奧托循環效率 — η = W / Qin
對於理想化的奧托循環，效率僅取決於壓縮比r = V₁/V₂與氣體的比熱比γ：η = 1 − 1/r^(γ−1)。壓縮比越高，效率越高。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 確認表中的腿 2 和 4（等容腿）顯示 W = 0，而腿 1 和 3（絕熱）顯示非零功。使用 γ = 1.4 計算壓縮比 r = V₁/V₂ = 4 和循環效率 η = 1 − 1/r^(γ−1)。
- 儘管有一半的循環做零功，但該循環的淨功為正。解釋兩條絕熱腿如何單獨產生淨正功輸出。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 實際的汽油引擎壓縮比通常被限制在約10到12之間（更高的壓縮比會引發早燃/爆震）。請用η = 1 − 1/r^(γ−1)解釋，為什麼引擎設計者會在可能的情況下追求更高的壓縮比。
- 柴油引擎使用不同的循環（等壓加熱而不是等容加熱），但採用類似的 adiabatic-compression 概念。兩者都依靠絕熱腿將壓縮功轉換為更高的溫度。為什麼最大限度地減少壓縮過程中的熱損失對於這兩種設計都很重要？
- 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
- 歡迎來到奧托循環
- 選擇氣體腔
- 按播放
- 汽油機循環
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。