Номер 10, страница 104, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 12. Тепловые двигатели - номер 10, страница 104.

Условие.

10. Прочитайте следующий текст и выполните задания к нему.

Наиболее распространённый сегодня тепловой двигатель — это двигатель внутреннего сгорания. Такие двигатели устанавливают, например, на автомобилях$^1$. Название двигателя обусловлено тем, что при его работе топливо сгорает внутри двигателя. В качестве топлива используют бензин, дизельное топливо или газ.

На рисунке 12.8, а—г подробно показана схема работы одного из типов двигателей внутреннего сгорания.

Топливо сгорает в цилиндре с поршнем, соединённым посредством передаточных механизмов с ведущими колёсами автомобиля.

Через один клапан в цилиндр поступает горючая смесь, а через другой клапан продукты сгорания топлива выбрасываются в окружающий воздух. Увы, этим загрязнённым воздухом мы дышим: такова «плата» за удобство и скорость, которые даёт автомобиль.

При работе двигателя многократно повторяется один и тот же цикл, состоящий из нескольких тактов. Мы рассмотрим работу наиболее распространённого четырёхтактного двигателя.

Рис. 12.8

Первый такт — впуск (рис. 12.8, а). В цилиндр через один из двух клапанов всасывается горючая смесь.

Второй такт — сжатие (рис. 12.8, б). При обоих закрытых клапанах поршень сжимает горючую смесь, в результате чего она нагревается.

Третий такт — рабочий ход (рис. 12.8, в). В цилиндре с закрытыми клапанами зажигается искра от электрической системы автомобиля. Искра воспламеняет горючую смесь, в результате чего температура резко возрастает и давление в цилиндре во много раз увеличивается. Большая сила давления толкает поршень, а он передаёт это движение ведущим колёсам автомобиля.

Четвёртый такт — выпуск (рис. 12.8, г). Продукты сгорания выбрасываются в окружающий воздух через открывающийся клапан.

В двигателях современных автомобилей устанавливают несколько цилиндров.

Двигатели внутреннего сгорания способны развивать довольно большую мощность при небольших размерах и массе двигателя.

а) Чем обусловлено название двигателя внутреннего сгорания?

б) Каковы главные достоинства двигателей внутреннего сгорания?

в) Каковы главные недостатки двигателей внутреннего сгорания?

г) Из каких тактов состоит один цикл работы двигателя, описанного в данном разделе?

д) В каком такте происходит передача энергии от двигателя ведущим колёсам автомобиля?

Решение.

а) Название "двигатель внутреннего сгорания" обусловлено принципом его работы. В отличие от двигателей внешнего сгорания (например, паровой машины), где топливо сжигается в отдельной топке для нагрева рабочего тела (воды), в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) топливо (бензин, дизельное топливо, газ) сгорает непосредственно внутри рабочей камеры двигателя — в цилиндре. Выделяющаяся при этом тепловая энергия преобразуется в механическую работу прямо в месте сгорания.

Ответ: Название обусловлено тем, что топливо сгорает внутри самого двигателя, в его цилиндрах.

б) Главными достоинствами двигателей внутреннего сгорания, как указано в тексте, являются их способность развивать значительную мощность при относительно небольших габаритах и массе. Это делает их очень эффективными для использования на транспортных средствах, где важна компактность и высокое соотношение мощности к весу. Также к достоинствам можно отнести их автономность, так как они работают на легко транспортируемом топливе.

Ответ: Главные достоинства — большая мощность при небольших размерах и массе.

в) Ключевым недостатком двигателей внутреннего сгорания является их негативное воздействие на окружающую среду. При сгорании топлива образуются продукты сгорания (выхлопные газы), которые содержат вредные для здоровья человека и экологии вещества. Эти газы выбрасываются в атмосферу, загрязняя воздух. В тексте это названо «платой» за удобство и скорость, которые предоставляет автомобиль.

Ответ: Главный недостаток — загрязнение атмосферы вредными продуктами сгорания топлива.

г) Один полный рабочий цикл четырёхтактного двигателя, описанного в тексте, состоит из четырёх последовательных процессов, называемых тактами. Эти такты соответствуют двум полным оборотам коленчатого вала: 1. Впуск (поршень движется вниз, всасывая горючую смесь); 2. Сжатие (поршень движется вверх, сжимая смесь); 3. Рабочий ход (смесь воспламеняется, и расширяющиеся газы толкают поршень вниз, совершая работу); 4. Выпуск (поршень движется вверх, выталкивая отработавшие газы).

Ответ: Цикл работы двигателя состоит из четырёх тактов: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

д) Передача энергии от двигателя к ведущим колёсам автомобиля происходит в течение третьего такта, который называется "рабочий ход". Именно в этот момент происходит воспламенение сжатой горючей смеси искрой от свечи зажигания. В результате быстрого сгорания резко возрастают температура и давление газов в цилиндре. Эта огромная сила давления толкает поршень вниз. Движение поршня через шатун передаётся на коленчатый вал, заставляя его вращаться, и уже от коленчатого вала через трансмиссию вращательное движение передаётся на ведущие колёса автомобиля.

Ответ: Передача энергии ведущим колёсам происходит в такте "рабочий ход".