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近代物理 標題:內燃機
1:黃福坤 (研究所)張貼:0000-00-00 00:00:00: [回應第篇]
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此動畫中 N = nR (即 kB = 1)。因此所得的理想氣體方程式為  PV = NT。另外我們假設熱機內的氣體為理想氣體。重試 

奧托熱機(Otto engine)循環接近於一個內燃機的循環(而且比卡諾熱機更接近於實際的熱機)。這個循環包含絕熱過程、等體積過程,以及排放熱氣、吸收新空氣等過程。我們可藉由熱機運作的循環來確定各個過程發生的情況。請注意在排放熱氣與吸收新空氣時,熱機在這兩個過程合起來並沒有作功,為什麼?另外要注意的是,這兩個過程中,氣體的粒子數目並沒有固定,因為頂端紅色的氣閥分別作了打開與閉上的動作,使得氣體可以進出。因此,把較熱的廢氣排出並吸入較冷的新空氣時,熱機同時作了放熱的動作(將熱排放到環境中)。

  1. 考慮絕熱膨脹過程,熱機初始的壓力與體積為多少?反應後又為多少?(你可以在座標圖上按下滑鼠來得到座標數據)利用所得到的數據來求絕熱常數 γ(利用絕熱過程 PVγ =常數)。
  2. 試問氣體為單原子 (γ = 1.67)、雙原子 (γ = 1.4)、還是多原子 (γ = 1.33)?
  3. 完成一個循環熱機所輸出的功為多少?
  4. 忽略循環中氣體排出與吸入的過程,那麼循環中哪一部份吸收熱?哪一部份放熱?
  5. 計算所吸收的熱,注意 Q = ΔU + W 以及 ΔU = f/2NΔT,其中單原子氣體 f = 3 ,雙原子氣體 f =5 ,多原子氣體 f =6 。
  6. 熱機效率為多少?熱機效率為 ε = (輸出的功)/(輸入的熱) = |W|/|QH|。
  7. 驗證你的答案等於 1 - (Vmin/Vmax)1-γ ,因此跟最大體積與最小體積的比率有關(稱為壓縮比率)(compression ratio)。

 

 

Exploration authored by Anne J. Cox.
Script authored by Anne J. Cox and Wolfgang Christian.
Applet authored by CoLoS and modified by Wolfgang Christian.

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