Номер 2, страница 148 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Параграф 36. Двигатель внутреннего сгорания. Задание 34 - номер 2, страница 148.

Условие.

2. Когда внутренняя энергия газа в цилиндре двигателя внутреннего сгорания больше — при проскакивании искры или в конце рабочего хода?

Решение.

Решение

Внутренняя энергия идеального газа $\text{U}$ является функцией его температуры. Для данной массы газа она прямо пропорциональна его абсолютной температуре $\text{T}$. Чтобы ответить на вопрос, необходимо сравнить температуру газа в двух указанных моментах работы двигателя внутреннего сгорания.

В момент проскакивания искры происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Сгорание топлива — это быстрая экзотермическая реакция, при которой выделяется огромное количество теплоты. Эта теплота поглощается газами в цилиндре, что приводит к резкому и значительному повышению их температуры и давления. В этот момент температура газа, а следовательно, и его внутренняя энергия, достигают максимального значения за весь рабочий цикл.

Далее следует рабочий ход, во время которого нагретый газ, расширяясь, толкает поршень вниз, совершая механическую работу. Согласно первому закону термодинамики, внутренняя энергия газа расходуется на совершение этой работы, а также частично уходит в виде тепла через стенки цилиндра. Формула первого закона термодинамики выглядит так: $Q = \Delta U + A'$, где $\text{Q}$ — количество теплоты, переданное газу, $\Delta U$ — изменение его внутренней энергии, а $A'$ — работа, совершённая газом. В процессе рабочего хода газ совершает работу ($A' > 0$), поэтому его внутренняя энергия уменьшается. К концу рабочего хода температура и внутренняя энергия газа становятся значительно ниже, чем в начале этого такта.

Таким образом, внутренняя энергия газа максимальна в начале рабочего хода (сразу после проскакивания искры и сгорания топлива) и минимальна в его конце, так как часть этой энергии была преобразована в полезную механическую работу.

Ответ: Внутренняя энергия газа в цилиндре двигателя внутреннего сгорания больше при проскакивании искры.