内燃的压缩比(工作混合物的最大体积与其最小体积之比)为8。需要找到排气温度与燃烧温度的比值。为了解决这个问题,我们将考虑膨胀是绝热的,工作混合物(空气和汽油蒸气的混合物)是双原子理想气体。
让我们分别用 V1 和 V2 表示压缩之前和之后工作混合物的体积。然后:
V2/V1 = 1/8
考虑发动机的燃烧过程。让我们用 Q1 表示单位质量的工作混合物燃烧期间释放的热量。那么燃烧的热效应将等于 Q = Q1 * m,其中 m 是工作混合物的质量。
燃烧后,热量将转化为气体的内能,从而提高其温度。让我们用 Cv 表示恒定体积下的比热容,用 Cp 表示恒定压力下的比热容。然后,在气体绝热膨胀期间:
Cv * (T2 - T1) = -Q
式中,T1为燃烧前气体温度,T2为燃烧后气体温度。
让我们考虑一下气体压缩的过程。让我们分别用 P1 和 P2 表示压缩之前和之后的气体压力。然后,在绝热过程中:
P1 * V1^γ = P2 * V2^γ
其中 γ = Cp/Cv 是绝热指数。
使用理想气体状态方程:
PV = mRT
其中P是压力,V是体积,m是气体质量,R是通用气体常数,T是气体温度,我们得到:
P1 * V1 = m * R * T1 P2 * V2 = m * R * T2
将最后两个方程相除,我们得到:
P2/P1 = V1/V2 * T2/T1
将 V2/V1 替换为第一个方程获得的值,我们得到:
P2/P1 = 8 * T2/T1
将该方程与绝热过程方程进行比较,我们得到:
(P2/P1)^(γ-1) = T2/T1
考虑到 γ = Cp/Cv 且 Cp - Cv = R,我们得到:
(P2/P1)^(R/Cp) = T2/T1
让我们用已知量来表达温度比:
T2/T1 = (P2/P1)^(R/Cp)
让我们将从气体压缩方程获得的压力比值代入该方程:
T2/T1 = (8^((γ-1)/γ))^(R/Cp) = 8^(R/Cp - 1)
因此,排气温度与燃烧温度之比将等于8^(R/Cp - 1)。
我们的数字产品是第 20344 号热力学问题的详细解决方案,涉及汽油发动机的压缩比和排气温度与燃烧温度的比率。在我们的产品中,您会发现问题的条件、解决方案中使用的公式和定律、计算公式的推导以及问题的答案的简要记录。
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这个问题与汽油机的压缩比以及排气温度与燃烧温度的比值有关。为了解决这个问题,需要考虑到气体膨胀是绝热发生的,并且工作混合物是双原子理想气体。
让我们分别用 V1 和 V2 表示压缩之前和之后工作混合物的体积。那么工作混合物的体积比将等于V2/V1 = 1/8。
考虑发动机的燃烧过程。让我们用 Q1 表示单位质量的工作混合物燃烧期间释放的热量。那么燃烧的热效应将等于 Q = Q1 * m,其中 m 是工作混合物的质量。
燃烧后,热量将转化为气体的内能,从而提高其温度。让我们用 Cv 表示恒定体积下的比热容,用 Cp 表示恒定压力下的比热容。然后,在气体绝热膨胀期间:
Cv * (T2 - T1) = -Q,
式中,T1为燃烧前气体温度,T2为燃烧后气体温度。
让我们考虑一下气体压缩的过程。让我们分别用 P1 和 P2 表示压缩之前和之后的气体压力。然后,在绝热过程中:
P1 * V1^γ = P2 * V2^γ,
其中 γ = Cp/Cv 是绝热指数。
利用理想气体的状态方程:PV = mRT,其中P是压力,V是体积,m是气体质量,R是通用气体常数,T是气体温度,我们得到:
P1 * V1 = m * R * T1 P2 * V2 = m * R * T2
将最后两个方程相除,我们得到:
P2/P1 = V1/V2 * T2/T1
将 V2/V1 替换为第一个方程获得的值,我们得到:
P2/P1 = 8 * T2/T1
将该方程与绝热过程方程进行比较,我们得到:
(P2/P1)^(γ-1) = T2/T1
考虑到 γ = Cp/Cv 且 Cp - Cv = R,我们得到:
(P2/P1)^(R/Cp) = T2/T1
让我们用已知量来表达温度比:
T2/T1 = (P2/P1)^(R/Cp)
让我们将从第一个方程获得的体积比值代入该方程:
T2/T1 = (1/8)^(R/Cp)
因此,排气温度与燃烧温度之比将等于1/(1/8)^(R/Cp) = 8^(R/Cp - 1)。
答:排气温度与燃烧温度之比为8^(R/Cp - 1),其中R为通用气体常数,Cp为定压比热。
该数字产品是关于汽油机压缩比和排气温度与燃烧温度之比的热力学第20344号问题的详细解答。
为了解决这个问题,我们使用以下公式和定律:
这些公式和定律可以解决与汽油发动机压缩比以及排气温度与燃烧温度之比相关的问题。然而,为了解决这个问题,有必要知道汽油发动机工作混合物的定容比热容(Cv)和定压比热容(Cp)。这些值取决于工作混合物的成分,并且对于不同类型的燃料和燃料添加剂可能会有所不同。
因此,为了解决这个问题,您不仅需要了解热力学的公式和定律,还需要了解给定工作混合物在定体积和定压力下的比热容的具体值。如果这些值未知,则必须使用额外的数据或假设来确定它们。
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本产品描述了第 20344 号问题的解决方案,该问题涉及确定汽油发动机排气温度与燃烧温度的比率。在问题陈述中,已知发动机的压缩比为8,膨胀被认为是绝热的。还假设工作混合物是双原子理想气体。
要解决该问题,必须使用以下定律和公式:
波义耳-马里奥特定律:pV = const,其中 p 是压力,V 是体积。
绝热膨胀定律:pV^γ = const,其中γ是绝热指数。
盖-吕萨克定律:V/T = const,其中 T 是温度。
理想气体的状态方程:pV = nRT,其中n为物质的量,R为通用气体常数。
双原子气体的绝热指数:γ = 1.4。
根据问题的情况,我们可以写出发动机运行不同阶段的工作混合物体积的公式:
V1是气缸入口处工作混合物的体积, V2是压缩到最大压缩比时工作混合物的体积, V3是燃烧结束和膨胀开始时工作混合物的体积, V4 是排气口处工作混合物的体积。
利用理想气体状态方程和波义耳-马里奥特定律,我们可以写出以下关系式:
p1V1 = nRT1, p2V2 = nRT2, p3V3 = nRT3, p4V4 = nRT4。
另外,假设压缩比为8,我们可以写出工作混合物体积之间的关系:
V2/V1 = 1/8。
接下来,利用绝热膨胀定律,我们可以写出发动机运行不同阶段的压力与体积的关系:
p1V1^γ = p2V2^γ, p3V3^γ = p4V4^γ。
此外,考虑到膨胀被认为是绝热的,我们可以使用盖-吕萨克定律写出发动机运行不同阶段的温度和体积之间的关系:
V1/T1 = V2/T2, V3/T3 = V4/T4。
根据这些关系,我们可以表达排气温度与燃烧温度的比率:
T4/T3 = (V3/V4)^(γ-1) = (V1/V2)^(γ-1) = (1/8)^(γ-1) = 0.16。
因此,此时的排气温度与燃烧温度之比为0.16。
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