热力学
奥托循环
汽油机循环：两条绝热线 + 两条等容线。
奥托循环——交互式热力学模拟。汽油机循环：两条绝热线 + 两条等容线。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
奥托循环
汽油机循环：两条绝热线 + 两条等容线。
奥托循环是火花点燃式（汽油）发动机的热力学模型：近似等容燃烧使压力升高，随后绝热膨胀对外做功，再经等容排气。由于加热过程温度变化，其效率低于相同极限温度下的卡诺循环。
- 奥托循环效率 η ≈ 1 − (V₂/V₁)^(γ−1)
- 汽油机
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
奥托循环（绝热压缩、等容加热、绝热膨胀、等容冷却）用来建模汽油发动机。与卡诺循环不同，它有两个阶段是在恒定体积而非恒定温度下进行的。在这些等容阶段中，气体是否做功？
预测权重
- 由于这些腿部的压力发生变化，工作仍在完成。
- 等容阶段做负功。
- 由于W = PΔV且ΔV = 0，等容阶段不做任何功。
可变角色
您设置的内容：
- 腿数
您测量的内容：
- 腿部目标体积V (m³)
- 这条腿通过气体做功 (J)
调查如何进行
- 打开「奥托循环（otto-cycle）」预设并按重置。1摩尔氮气（f = 5）从0.04 m³压缩到0.01 m³，然后在恒定体积下加热到900 K。
- 启用 per-leg 工作和热量读数。
- 对于循环的每条腿（1 到 4），读出该腿的目标体积以及该腿期间气体所做的功。
控制方程
奥托循环效率 — η = W / Qin
对于理想化的奥托循环，效率仅取决于压缩比r = V₁/V₂与气体的比热比γ：η = 1 − 1/r^(γ−1)。压缩比越高，效率越高。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 确认表中的腿 2 和 4（等容腿）显示 W = 0，而腿 1 和 3（绝热）显示非零功。使用 γ = 1.4 计算压缩比 r = V₁/V₂ = 4 和循环效率 η = 1 − 1/r^(γ−1)。
- 尽管有一半的循环做零功，但该循环的净功为正。解释两条绝热腿如何单独产生净正功输出。
这在实验室之外的地方表现出来
- 实际的汽油发动机压缩比通常被限制在约10到12之间（更高的压缩比会引发早燃/爆震）。请用η = 1 − 1/r^(γ−1)解释，为什么发动机设计者会在可能的情况下追求更高的压缩比。
- 柴油发动机使用不同的循环（等压加热而不是等容加热），但采用类似的 adiabatic-compression 理念。两者都依靠绝热腿将压缩功转化为更高的温度。为什么最大限度地减少压缩过程中的热损失对于这两种设计都很重要？
- 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
- 欢迎来到奥托循环
- 选择气体腔
- 按播放
- 汽油机循环
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。