Номер 2, страница 92 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Обсуди с товарищем. § 24. Двигатель внутреннего сгорания. Глава 1. Тепловые явления - номер 2, страница 92.

2. Какие энергетические преобразования происходят в процессе такта расширения?

Решение

Такт расширения, также известный как рабочий ход, является ключевым этапом в цикле работы двигателя внутреннего сгорания, поскольку именно на этом этапе производится полезная механическая работа. Энергетические преобразования в этом процессе можно описать следующей последовательностью:

1. В самом начале такта происходит воспламенение предварительно сжатой топливно-воздушной смеси. В бензиновых двигателях это происходит от искры свечи зажигания, а в дизельных — от высокой температуры вследствие сильного сжатия.
2. Преобразование химической энергии в тепловую. Процесс горения топлива представляет собой быструю экзотермическую химическую реакцию. В ходе этой реакции химическая энергия, которая была запасена в молекулярных связях топлива, высвобождается в виде большого количества тепла. Это тепло резко повышает температуру и, как следствие, давление газов, образовавшихся в камере сгорания. Таким образом, происходит первое ключевое преобразование: химическая энергия топлива переходит в тепловую (внутреннюю) энергию горячих газов.
3. Преобразование тепловой энергии в механическую. Газы, находящиеся под очень высоким давлением, с огромной силой действуют на поршень и толкают его вниз по цилиндру. Двигаясь, поршень совершает механическую работу. Эта работа через шатун передается на коленчатый вал, заставляя его вращаться. С точки зрения термодинамики, расширяющийся газ совершает работу $A'$ за счет уменьшения своей внутренней энергии $U$. Если считать процесс расширения быстрым (адиабатным), то согласно первому началу термодинамики, эта работа равна убыли внутренней энергии: $A' = -\Delta U$. Следовательно, происходит второе преобразование: тепловая (внутренняя) энергия газа преобразуется в механическую работу.

Таким образом, общая цепь энергетических преобразований на такте расширения выглядит так: химическая энергия → тепловая энергия → механическая энергия.

Ответ: В процессе такта расширения химическая энергия сгорающего топлива преобразуется во внутреннюю (тепловую) энергию образовавшихся раскаленных газов, которая, в свою очередь, преобразуется в механическую работу, совершаемую газами при перемещении поршня.