Номер 26, страница 109, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 12. Тепловые двигатели - номер 26, страница 109.

Условие.

26. Когда температура газа в двигателе внутреннего сгорания выше: в начале такта «рабочий ход» или в конце его? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Решение

Температура газа в двигателе внутреннего сгорания выше в начале такта «рабочий ход».

Обоснование этого утверждения основывается на первом законе термодинамики. Такт «рабочий ход» начинается сразу после того, как свеча зажигания воспламеняет сжатую топливно-воздушную смесь. Процесс сгорания происходит очень быстро, почти мгновенно, и выделяет огромное количество тепловой энергии. В результате этого температура и давление газов в камере сгорания резко возрастают, достигая максимальных значений.

Далее, в течение рабочего хода, раскаленные газы под высоким давлением начинают расширяться. При расширении газ толкает поршень вниз, совершая полезную механическую работу, которая через кривошипно-шатунный механизм передается на коленчатый вал.

Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии газа ($ \Delta U $) равно количеству теплоты ($ Q $), подведенному к газу, за вычетом работы ($ A $), совершенной газом: $ \Delta U = Q - A $

Процесс расширения газа в цилиндре происходит очень быстро, поэтому его можно считать адиабатным, то есть процессом без теплообмена с окружающей средой ($ Q \approx 0 $). В этом случае вся работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа: $ \Delta U = -A $.

Так как газ совершает положительную работу ($ A > 0 $), его внутренняя энергия уменьшается ($ \Delta U < 0 $). Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре. Следовательно, уменьшение внутренней энергии означает и понижение температуры газа.

Таким образом, в начале рабочего хода (сразу после сгорания топлива) температура газа максимальна, а к концу рабочего хода (после расширения и совершения работы) она значительно падает.

Ответ: Температура газа выше в начале такта «рабочий ход».