Номер 2, страница 85 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Какие энергетические преобразования происходят в процессе такта расширения?

Такт расширения, также известный как рабочий ход, является ключевым этапом в цикле работы теплового двигателя, например, двигателя внутреннего сгорания (ДВС). В процессе этого такта происходит основное преобразование энергии, которое обеспечивает работу всего механизма.

В начале такта расширения топливно-воздушная смесь в цилиндре уже воспламенена (например, искрой от свечи зажигания). Происходит очень быстрое, почти взрывное сгорание топлива. Это химическая реакция, в ходе которой химическая энергия, запасенная в молекулах топлива, высвобождается в виде тепловой энергии.

Выделившаяся тепловая энергия резко повышает температуру и давление газов в цилиндре. Эти горячие газы под высоким давлением начинают расширяться и с огромной силой толкают поршень вниз. Двигаясь, поршень совершает механическую работу. Таким образом, происходит второе и основное для этого такта преобразование: внутренняя (тепловая) энергия расширяющихся газов преобразуется в механическую энергию (работу).

Этот процесс описывается первым законом термодинамики. Для газа в цилиндре он выглядит так: $ \Delta U = Q - A' $ где $ \Delta U $ — это изменение внутренней энергии газа, $ Q $ — количество теплоты, подведенное к газу, а $ A' $ — работа, совершенная газом при расширении.

В идеальном случае такт расширения рассматривают как адиабатный процесс, то есть происходящий без теплообмена со стенками цилиндра ($ Q = 0 $). Тогда вся работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа: $ A' = -\Delta U $. Так как внутренняя энергия газа напрямую связана с его температурой, то при совершении работы газ охлаждается.

Итак, полная цепь энергетических преобразований, связанных с тактом расширения, выглядит следующим образом: Химическая энергия топлива → Тепловая (внутренняя) энергия газа → Механическая работа.

Ответ: В процессе такта расширения внутренняя (тепловая) энергия горячих газов, образовавшихся в результате сгорания топлива, преобразуется в механическую работу, которую совершает поршень, двигаясь под давлением этих газов.