المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 بازدهي موتور (زنگ تفريح شماره‌ي 246)
بازدهي موتور (زنگ تفريح شماره‌ي 246)زنگ تفريح فيزيك
ترموديناميك، بازدهي موتور،‌ موتور گرمايي

 

 

خودرو را مي‌توان يك موتور ترموديناميكي هم ناميد كه انرژي شيميايي‌ سوخت را به انرژي مكانيكي تبديل مي‌كند و اصطكاك بخشي از آن را هدر مي‌دهد. در شكل 1 فلوچارت تبديل انرژي پيوسته‌اي را مي‌بينيد كه در موتور خودرو در جريان است و آن را به حركت وا مي‌دارد.
 
 
يك ليتر گازوئيل وقتي اكسيژن مي‌سوازند، 107*3.4 ژول انرژي شيميايي آزاد مي‌كند. وقتي خودرو در جاده با سرعت 65 كيلومتر بر ساعت حركت مي‌كند،‌ در فلوچارت بالا 7.6 ليتر بر ساعت كه معادل 108*‌2.6 ژول در ساعت يا 72 كيلووات مي‌شود، مصرف مي‌كند. موتور حدود %20 اين انرژي شيميايي را به مكانيكي تبديل مي‌كند. اين انرژي مكانيكي بيشتر صرف انتقال نيرو و محور‌هاي خودرو مي‌شود.
بخشي از انرژي رسيده به محور‌ها، به بدنه‌ي خودرو (محور‌ها در مقابل بلبريگ به‌سمت جلو حركت مي‌كنند،‌ كه روي بدنه كار انجام مي‌دهد)، و بخشي هم به چرخ‌ها مي‌رسد. انرژي رسيده به بدنه به‌صورت گرما با اصطكاك هوا هدر مي‌رود، و انرژي رسيده به چرخ‌ها با گرماي حاصل از غلطش چرخ روي زمين به هدر مي‌رود. از 72 كيلووات انرژي شيميايي، فقط 14كيلووات صرف نيروي رانش، و بقيه صرف تقابل با نيروي اصطكاك هوا و زمين مي‌شود. بيشتر انرژي در فرايند تبديل انرژي هدر مي‌رود. توجه كنيد كه بيشترين اتلاف انرژي را خود موتور انجام مي‌دهد و از اگزوز بيرون مي‌‌رود. موتور‌هاي ديزلي به‌دليل اينكه سوخت خود را كامل‌ترمي‌توانند بسوزاند، مؤثر‌تر عمل مي‌كنند.
بااين حال، بازدهي اين موتورها نتيجه‌ي قوانين بنيادي ترموديناميك است. موتور گازوئيل يك موتور گرمايي‌ست. يعني با تبديل انرژي شيميايي به مكانيكي گرما ايجاد مي‌كند. بازدهي موتور ايده‌آل گرمايي با معادله‌ي زير بدست مي‌آيد.
 
 
 
در يك موتور ايده‌آل گرمايي گازوئيلي، منبع گرما، گاز داغ توليد شده توسط سيلندر و هواي اطراف موتور است. احتراق كامل سوخت هيدروكربني گاز باقيمانده دمايي حدود 2400 كلوين دارد. هواي اطراف يك نمونه موتور دمايي حدود 300 كلوين دارد. در نتيجه، بيشترين بازدهي موتور به قرار زير است:
 
 
 
موتور‌هاي گازوئيلي و ديگر موتورها كه سوخت هيدروكربني مي‌سوزانند، به چنين بيشينه‌ بازدهي براي يك موتور ايده‌آل نمي‌رسند. چون سوخت را كامل نمي‌سوزانند، گاز را با دمايي بالاتر از 300 كلوين از اگزوز بيرون مي‌دهند، و متحمل اصطكاك داخلي مي‌شوند.  
 
 
 

 

1391/4/10لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  2666
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2666