Номер 3, страница 221 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

3. Для чего в цилиндр двигателя внутреннего сгорания впускается воздух?

2. Как работает четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания?

Работа четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) основана на циклическом повторении четырёх процессов, называемых тактами. Эти такты происходят в цилиндре двигателя за два полных оборота коленчатого вала. Рассмотрим работу на примере бензинового двигателя.

Такт 1: Впуск
Поршень движется из своего крайнего верхнего положения (верхняя мёртвая точка, ВМТ) в крайнее нижнее (нижняя мёртвая точка, НМТ). Впускной клапан открывается, а выпускной закрыт. За счёт увеличения объёма над поршнем и создающегося разрежения в цилиндр засасывается горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха.

Такт 2: Сжатие
Поршень движется от НМТ к ВМТ. Оба клапана (впускной и выпускной) плотно закрыты. Горючая смесь в цилиндре сжимается, что приводит к значительному повышению её давления и температуры.

Такт 3: Рабочий ход (Сгорание и расширение)
В момент, когда поршень достигает ВМТ, система зажигания подаёт электрическую искру на свечу зажигания. Искра воспламеняет сжатую горючую смесь. Происходит очень быстрое сгорание (похожее на взрыв), в результате чего температура и давление газов в цилиндре резко возрастают. Под действием огромного давления расширяющиеся газы с силой толкают поршень вниз, от ВМТ к НМТ. Это единственный такт, в ходе которого производится полезная работа, приводящая в движение коленчатый вал.

Такт 4: Выпуск
Поршень, достигнув НМТ, начинает двигаться обратно вверх к ВМТ. В этот момент открывается выпускной клапан, а впускной остаётся закрытым. Поршень выталкивает отработавшие газы из цилиндра в выпускную систему. Когда поршень достигает ВМТ, выпускной клапан закрывается, и цикл начинается снова с такта впуска.

Ответ: Четырёхтактный ДВС работает циклически, преобразуя химическую энергию топлива в механическую работу за четыре такта: впуск горючей смеси, её сжатие, сгорание с совершением рабочего хода и выпуск отработавших газов.

3. Для чего в цилиндр двигателя внутреннего сгорания впускается воздух?

Воздух впускается в цилиндр двигателя внутреннего сгорания для обеспечения процесса горения топлива. Горение, или окисление, — это химическая реакция, для которой необходимы два основных компонента: топливо (например, бензин или дизельное топливо) и окислитель. В качестве окислителя в ДВС используется кислород, который содержится в атмосферном воздухе (около 21%).
Без достаточного количества кислорода топливо не сможет сгореть полностью и эффективно. Процесс горения высвобождает химическую энергию, запасённую в топливе, преобразуя её в тепловую энергию. Эта тепловая энергия приводит к резкому повышению давления газов в цилиндре, что, в свою очередь, толкает поршень и создаёт механическую работу. Таким образом, воздух является неотъемлемым и жизненно важным компонентом топливовоздушной смеси, без которого работа двигателя внутреннего сгорания невозможна.

Ответ: Воздух впускается в цилиндр для того, чтобы обеспечить наличие кислорода, который необходим как окислитель для сжигания топлива и высвобождения энергии.

4. По какому...

Вопрос не завершён. Если предположить, что вопрос звучит как "По какому термодинамическому циклу работает двигатель внутреннего сгорания?", то ответ будет следующим.

Работа двигателя внутреннего сгорания описывается с помощью идеализированных термодинамических циклов. Конкретный цикл зависит от типа двигателя:

1. Бензиновый двигатель работает по циклу Отто. Этот цикл включает в себя два адиабатных процесса (сжатие и расширение) и два изохорных процесса (подвод тепла при постоянном объёме и отвод тепла при постоянном объёме).

2. Дизельный двигатель работает по циклу Дизеля. Он отличается от цикла Отто тем, что подвод тепла происходит при постоянном давлении (изобарный процесс), а не при постоянном объёме.

В основе работы любого теплового двигателя, включая ДВС, лежат законы термодинамики. Двигатель преобразует тепловую энергию ( $\text{Q}$ ), полученную от сгорания топлива, в механическую работу ( $\text{A}$ ), согласно первому закону термодинамики, который для цикла можно записать как $A = Q_1 - Q_2$, где $Q_1$ — количество теплоты, полученное от нагревателя (сгорание топлива), а $Q_2$ — количество теплоты, отданное холодильнику (выхлопные газы и система охлаждения).

Ответ: Работа ДВС описывается идеализированными термодинамическими циклами: для бензинового двигателя — циклом Отто, для дизельного — циклом Дизеля. В основе работы лежат фундаментальные законы термодинамики.