Lecție pentru bacalaureat · Fizică

Motoare termice

Clasa a X-a

Ideile de bază pe scurt și, unde există, exercițiile din subiectele de BAC care le verifică. Lecția completă, animată, cu grile și exerciții corectate, e în aplicația Tomomi.

Pe scurt

Formulă

Lege · Bilanțul motorului pe un ciclu

L = Q_{primit} - Q_{cedat} \quad (\Delta U = 0)

Pe un ciclu complet gazul revine în starea inițială, deci lucrul efectuat este diferența dintre căldura primită de la sursa caldă și cea cedată sursei reci.

Idee

Idee · Ciclul Otto

Patru transformări: comprimare adiabatică, încălzire izocoră (aprinderea prin scânteie), destindere adiabatică (detenta), răcire izocoră (evacuarea). Căldura intră și iese la volum constant; aria ciclului în $p-V$ este lucrul pe ciclu.

Sfat

Capcană · Aprinderea la Diesel

Motorul Diesel nu are bujie: admite numai aer, îl comprimă până la temperatură foarte mare, iar motorina injectată se autoinflamează. De aceea la Diesel căldura este primită izobar, nu izocor ca la Otto.

Formulă

Formulă · Randamentul motorului termic

\eta = \frac{L}{Q_{primit}} = 1 - \frac{Q_{cedat}}{Q_{primit}}

Se exprimă de obicei în procente. Cum $Q_{cedat} > 0$ întotdeauna, $\eta < 1$ pentru orice motor real.

Din subiectele de BAC

Exerciții reale din subiectele anilor trecuți. Încearcă-le singur înainte să deschizi rezolvarea.

B. Termodinamică · I.1din BAC Fizică (Mecanică + Termodinamică) - iunie 2024 (Varianta 3) · 3 puncte

În timpul funcționării motorului Otto, compresia amestecului carburant poate fi considerată un proces:

a. izocor

b. adiabatic

c. izobar

d. izoterm

Vezi rezolvarea

În ciclul teoretic al motorului Otto, compresia amestecului carburant se produce suficient de rapid încât schimbul de căldură cu exteriorul să fie neglijabil, deci este un proces adiabatic. Răspunsul corect este b.

B. Termodinamică · III.cdin BAC Fizică (Mecanică + Termodinamică) - iunie 2023 (Varianta 5) · 4 puncte

O cantitate de gaz ideal poliatomic ( $C_V = 3R$ , $C_p = C_V + R = 4R$ ) parcurge ciclul $1\to2\to3\to4\to1$ : încălzire izocoră la $V_1$ de la $T_1$ la $T_2 = 2T_1$ , destindere izobară până la $2V_1$ și $T_3 = 4T_1$ , răcire izocoră până la $T_4 = 2T_1$ , comprimare izobară înapoi în starea 1. În starea 1: $p_1 = 2{,}0\cdot10^5\,\text{Pa}$ , $V_1 = 1{,}0\,\text{dm}^3$ ( $\nu RT_1 = p_1V_1 = 200\,\text{J}$ ).

Determinați căldura primită de gaz în cursul unui ciclu.