Номер 2, страница 47 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Тепловые машины. Параграф 12. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Задания и упражнения - номер 2, страница 47.

Условие.

2. В двигателе внутреннего сгорания поступательное движение поршня за счёт работы силы давления газа преобразуется во вращательное движение вала. В каком из тактов сила давления газа на поршень будет наибольшей? Как при этом изменяется температура смеси газов в цилиндре?

Решение.

Решение

Работа двигателя внутреннего сгорания основана на четырёхтактном цикле: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Сила, действующая на поршень со стороны газа, определяется его давлением по формуле $F = p \cdot S$, где $\text{p}$ — давление газа, а $\text{S}$ — площадь поршня. Следовательно, сила давления будет наибольшей в тот момент, когда давление газа в цилиндре максимально.

Наибольшее давление и, соответственно, наибольшая сила давления на поршень возникают во время такта рабочий ход (также называемого тактом сгорания или расширения). В конце такта сжатия топливовоздушная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания. Происходит очень быстрое сгорание (похожее на взрыв), в результате которого выделяется огромное количество энергии в виде тепла.

Это резкое выделение тепла вызывает скачкообразное повышение температуры и давления газов в замкнутом объёме цилиндра. Именно это высокое давление и создает максимальную силу, которая толкает поршень вниз, совершая полезную работу и приводя в движение коленчатый вал.

Изменение температуры смеси газов в цилиндре во время этого такта происходит следующим образом:
1. В самом начале такта, в момент сгорания топлива, температура газов резко возрастает до максимальных значений (до 2500 °C).
2. Сразу после этого горячие газы начинают расширяться, толкая поршень вниз. При расширении газ совершает работу, за счёт чего его внутренняя энергия, а следовательно, и температура, уменьшаются.

Ответ: Сила давления газа на поршень будет наибольшей в такте «рабочий ход». В начале этого такта температура смеси газов резко возрастает из-за сгорания топлива, а затем, по мере расширения газов и совершения ими работы, их температура снижается.