Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm

Đóng

Điểm danh hàng ngày

Hôm nay +3
Ngày 2 +3
Ngày 3 +3
Ngày 4 +3
Ngày 5 +3
Ngày 6 +3
Ngày 7 +5

Bạn đã điểm danh Hôm nay và nhận 3 điểm! Đăng nhập ngay để nhận điểm

Nhắn tin Zalo VNDOC để nhận tư vấn mua gói Thành viên hoặc tải tài liệu Hotline hỗ trợ: 0936 120 169

VnDoc.com

Chu trình Otto

Vật lý 12

Bài trước

Tải về

Bài sau

Lớp: Lớp 12

Môn: Vật Lý

Dạng tài liệu: Lý thuyết

Loại File: Word

Phân loại: Tài liệu Tính phí

Nguyên lý hoạt động của chu trình Otto

Chu trình Otto là mô hình chu trình nhiệt lý tưởng mô tả nguyên lý hoạt động của động cơ xăng trong chương trình Vật lý 12, giúp giải thích quá trình biến đổi nhiệt năng thành cơ năng trong động cơ đốt trong.

A. Mô tả chu trình otto

Động cơ đốt trong bốn kì Otto

- Kì 1: Pit tông đi xuống, cam nạp mở, hỗn hợp cháy gồm không khí và nhiên liệu được tạo thành từ bộ chế hòa khí tràn vào đầy xilanh. Cuối kì, pittong ở đáy xilanh.

- Kì 2: Pit tông đi lên, cam nạp đóng, hỗn hợp cháy bị nén. Khi pit tông đến gần đỉnh, thì bugi đánh lửa làm cho hỗn hợp cháy bị nổ, áp suất trong xilanh tăng đột ngột.

- Kì 3: Áp suất lớn trong xilanh đẩy pit tông đi xuống bằng một lực lớn. Đây là kì sinh công của động cơ nhiệt. Khi pit tông xuống tới đáy thì cam xả mở.

- Kì 4: Pit tông đi lên, đẩy hỗn hợp đã bị cháy ra khỏi xilanh qua cam xả. Sau đó chu trình lặp lại.

Chú ý: Trong động cơ Otto hệ số nén khí chỉ tới 9.

B. Bài tập vận dụng Chu trình Otto

Bài 1. Chu trình biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ:

: nén đoạn nhiệt hỗn hợp không khí nhiên liệu.

: cháy (nhận nhiệt) đẳng tích.

: dãn đoạn nhiệt.

: thải khí (coi như nhả nhiệt) và nạp hỗn hợp mới, thực ra 4-5-6-1 nhưng vì 5-6 và 6-1 coi như triệt tiêu nhau về nhiệt và công.

$\varepsilon = \frac{V_{1}}{V_{2}}$ gọi là tỉ số nén (từ 7 đến 9)

$\lambda = \frac{p_{3}}{p_{2}}$ gọi là tỉ số tăng áp khi nhận nhiệt.

Tính hiệu suất của chu trình theo tỉ số nén $\varepsilon$ và chỉ số đoạn nhiệt $\gamma$ ?

Hướng dẫn giải

Xét 1 mol khí

Nhiệt nhận trong quá trình

$Q_{23} = C_{V}\left( T_{3} - T_{2} \right)$

Nhiệt lượng nhả trong quá trình

$Q_{41} = C_{V}\left( T_{1} - T_{4} \right)$

Hiệu suất của chu trình $\eta = 1 - \frac{Q'_{41}}{Q_{23}} = 1 - \frac{T_{4} - T_{1}}{T_{3} - T_{2}}$

Mặt khác $\left\{ \begin{matrix} T_{1} = \frac{1}{R}p_{1}V_{1},\ \ \\ T_{2} = \frac{1}{R}p_{2}V_{2}; \\ p_{1}V_{1}^{\gamma} = p_{2}V_{2}^{\gamma}; \end{matrix} \right.\ \Rightarrow \frac{T_{1}}{T_{2}} = \left( \frac{V_{2}}{V_{1}} \right)^{\gamma - 1}$

Tương tự. $\frac{T_{3}}{T_{4}} = \left( \frac{V_{1}}{V_{2}} \right)^{\gamma - 1}$

$\eta = 1 - \frac{Q'_{41}}{Q_{23}} = 1 - \frac{T_{4} - T_{1}}{T_{3} - T_{2}} = 1 - \left( \frac{V_{2}}{V_{1}} \right)^{\gamma - 1} = 1 - \frac{1}{\varepsilon^{\gamma - 1}}$

⇒ Hiệu suất chu trình Otto chỉ phụ thuộc tỉ số nén, không phụ thuộc tỉ số tăng áp suất.

Bài 2. Một động cơ nổ chạy theo chu trình Otto gồm hai đường đoạn nhiệt và hai đường đẳng tích. Quá trình đẳng tích thứ nhất diễn ra khi thể tích của khí trong xilanh lớn nhất, quá trình đẳng tích thứ hai là lúc hỗn hợp nhiên liệu nổ. Để biến chuyển động đi về của pittông thành chuyển động quay tròn của bán đà (vô lăng) người ta dùng hệ thống biên gồm hai thanh có chiều dài và . Thanh gắn cố định với bánh đà, góc hợp bởi và thay đổi khi máy hoạt động, Xilanh xem như một hình trụ đáy phẳng, ở đáy có gắn bugi. Khi pittông ở vị trí cao nhất, đỉnh pittông cách đáy xilanh khoảng , hai vạch chuẩn ở thân máy và trên bánh đà đối diện nhau.

1. Nếu máy được chỉnh tốt, bugi sẽ đánh lửa khi F,F' đối diện nhau thì hiệu suất động cơ bằng bao nhiêu?

2. Giả sử máy chỉnh không tốt, bugi đánh lửa và lệch nhau một góc $\alpha = 10\ \ _{\ }^{0}\ C$ . Hỏi hiệu suất động cơ giảm còn bao nhiêu phần trăm?

Áp dụng bằng số: $L = 2,5\ \ cm;\ \ L' = 10\ \ cm;\ \ D = 1,0\ \ cm;\ \ \gamma = \frac{C_{p}}{C_{V}} = 1,40$

Hướng dẫn giải

1. Nhiệt lượng nhận $Q_{23} = \frac{m}{M}C_{V}\left( T_{3} - T_{2} \right)$

Nhiệt lượng nhả $Q_{41} = \frac{m}{M}C_{V}\left( T_{1} - T_{4} \right)$

- Hiệu suất của chu trình $\eta = 1 - \frac{Q'_{41}}{Q_{23}} = 1 - \frac{T_{4} - T_{1}}{T_{3} - T_{2}}$

Mặt khác, $\left\{ \begin{matrix} T_{1} = \frac{M}{m}\frac{1}{R}p_{1}V_{1},\ \ \\ T_{2} = \frac{M}{m}\frac{1}{R}p_{2}V_{2}; \\ p_{1}V_{1}^{\gamma} = p_{2}V_{2}^{\gamma}; \end{matrix} \right.\ \Rightarrow \frac{T_{1}}{T_{2}} = \left( \frac{V_{2}}{V_{1}} \right)^{\gamma - 1}$

Tương tự. $\frac{T_{3}}{T_{4}} = \left( \frac{V_{1}}{V_{2}} \right)^{\gamma - 1}$

$\eta = 1 - \frac{Q'_{41}}{Q_{23}} =1 - \frac{T_{4} - T_{1}}{T_{3} - T_{2}} = 1 - \left( \frac{V_{2}}{V_{1}}\right)^{\gamma - 1}$

$= 1 - \left( \frac{D}{D + 2L} \right)^{\gamma - 1}\approx 0,5116$

(Còn tiếp)

-----------------------------------------------------

Hiểu rõ chu trình Otto trong Vật lý 12 giúp học sinh nắm được nguyên lý làm việc của động cơ xăng và mối liên hệ với các định luật nhiệt động lực học .

Tải về

Chọn file muốn tải về:

Chu trình Otto

511,7 KB

Đóng Chỉ thành viên VnDoc PRO/PROPLUS tải được nội dung này!

Đóng

79.000 / tháng

Mua ngay

Đặc quyền các gói Thành viên

PRO

Phổ biến nhất

PRO+

Tải tài liệu Cao cấp 1 Lớp

30 lượt tải tài liệu

Xem nội dung bài viết

Trải nghiệm Không quảng cáo

Làm bài trắc nghiệm không giới hạn

Tìm hiểu thêm

Mua cả năm Tiết kiệm tới 48%

Chia sẻ bởi:
Bon

Bài trước

Bài sau

Có thể bạn quan tâm

Xác thực tài khoản!

Theo Nghị định 147/2024/ND-CP, bạn cần xác thực tài khoản trước khi sử dụng tính năng này. Chúng tôi sẽ gửi mã xác thực qua SMS hoặc Zalo tới số điện thoại mà bạn nhập dưới đây:

Số điện thoại chưa đúng định dạng!