Когда газ в цилиндре двигателя обладает большей внутренней энергией − после проскакивания искры или к концу рабочего хода? Почему?
Внутренняя энергия больше после проскакивания искры. В момент детонации и сгорания топлива в ДВС высвобождается та энергия, за счет которой работает ДВС. К концу рабочего хода вся энергия сгорания топлива переходит в механическую энергию вращения коленвала.
Внутренняя энергия газа определяется как сумма кинетической энергии теплового движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. В условиях обычных двигателей внутреннюю энергию газа в основном определяет его температура, поскольку потенциальная энергия взаимодействия молекул газа зачастую незначительна, особенно для идеальных газов.
Для анализа задачи нужно учитывать несколько ключевых физических процессов и понятий:
При возгорании топливно−воздушной смеси (после проскакивания искры) в цилиндре происходит резкое химическое превращение. В результате сгорания выделяется большое количество теплоты, которая практически мгновенно увеличивает температуру и внутреннюю энергию газа. Температура в этот момент становится максимально высокой за весь цикл работы двигателя, так как энергия, выделившаяся при сгорании топлива, переходит в кинетическую энергию молекул газа. Таким образом, после проскакивания искры внутренняя энергия газа достигает своего пика.
Во время рабочего хода поршень движется вниз под действием давления раскалённых газов. При этом газы совершают работу, выталкивая поршень, и передают ему часть своей энергии. Этот процесс сопровождается уменьшением температуры газа по мере его расширения в цилиндре. Расширение газа происходит адиабатически (почти без теплообмена с окружающей средой, поскольку процесс быстрый), что приводит к снижению температуры и, следовательно, внутренней энергии газа.
К концу рабочего хода, когда поршень достигает нижней мёртвой точки, давление и температура газа значительно снижаются по сравнению с моментом после сгорания. Следовательно, внутренняя энергия газа к этому моменту будет меньше, чем сразу после проскакивания искры.
Таким образом, больший уровень внутренней энергии газа наблюдается сразу после возгорания смеси (после искры), поскольку большая часть химической энергии топлива преобразуется в тепловую энергию, которая и увеличивает внутреннюю энергию газа. К концу рабочего хода часть этой энергии расходуется на выполнение полезной работы двигателя, что приводит к уменьшению температуры и внутренней энергии газа.
Пожауйста, оцените решение
