Номер 325, страница 49 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Работа газа и пара при расширении. Тепловые двигатели - номер 325, страница 49.

Условие.

325. В карбюраторном двигателе горючая смесь сжимается в 6–7 раз (степень сжатия), а в дизельном двигателе степень сжатия 17. Почему в карбюраторных двигателях нельзя больше чем в 6–7 раз сжимать горючую смесь?

Решение.

Принципиальное отличие карбюраторного (бензинового) двигателя от дизельного заключается в способе приготовления и воспламенения горючей смеси.

В карбюраторном двигателе в цилиндр во время такта впуска поступает уже готовая топливовоздушная смесь (пары бензина, смешанные с воздухом). Затем, во время такта сжатия, поршень поднимается, сжимая эту смесь. Согласно физическим законам, при сжатии газа его температура и давление повышаются. Бензовоздушная смесь, как и любое топливо, имеет определенную температуру самовоспламенения — критическую температуру, при достижении которой она воспламеняется самостоятельно, без внешнего источника огня (искры).

Если степень сжатия будет слишком высокой (значительно выше 7), то в конце такта сжатия температура смеси может достигнуть этой критической отметки и воспламениться преждевременно, до того как свеча зажигания подаст искру в нужный момент. Такое неконтролируемое, взрывообразное сгорание называется детонацией. Детонация создает ударные волны в камере сгорания, которые приводят к резкому увеличению давления, перегреву и износу деталей двигателя (поршней, шатунов, клапанов), а также сопровождаются характерным металлическим стуком. Это крайне вредное и разрушительное для двигателя явление.

Поэтому степень сжатия в карбюраторных двигателях конструктивно ограничивают таким значением, при котором температура смеси в конце такта сжатия остается ниже температуры ее самовоспламенения.

В дизельном двигателе, напротив, сжимается только чистый воздух. Поскольку в нем нет топлива, его можно сжимать очень сильно (до 17 раз и более), не опасаясь детонации. В результате такого сильного сжатия температура воздуха в цилиндре поднимается до 700–900 °C. В этот момент в раскаленный воздух под высоким давлением впрыскивается дизельное топливо, которое мгновенно самовоспламеняется. Таким образом, для дизельного двигателя самовоспламенение от сжатия является штатным режимом работы.

Ответ: В карбюраторных двигателях нельзя сжимать горючую смесь более чем в 6–7 раз, потому что при более высокой степени сжатия температура смеси может достичь температуры самовоспламенения топлива еще до подачи искры свечой зажигания. Это приведет к неконтролируемому взрывному сгоранию (детонации), которое вызывает значительные ударные нагрузки и может разрушить двигатель.