Sari la conținut

Capitolul 5 · Lecția 5.2 din 2

Motoare termice și randamentul

Principiul de funcționare al motorului termic și calculul randamentului.

Capitolul 5: Termodinamică: principiile termodinamiciiConținut verificat

Pe scurt pentru BAC · 5 idei

  • Motorul termic funcționează ciclic: primește Q1Q_1 de la sursa caldă, efectuează lucrul LL și cedează obligatoriu Q2Q_2 sursei reci.
  • Randamentul este întotdeauna subunitar, η<1\eta < 1, enunț echivalent cu principiul al II-lea al termodinamicii.
  • Dacă știi randamentul și lucrul pe ciclu, afli căldura primită cu Q1=LηQ_1 = \dfrac{L}{\eta}.
  • Motorul Otto, pe benzină, are aprindere prin scânteie și ciclu în 4 timpi, iar motorul Diesel are aprindere prin comprimare, fără bujie.
  • Motoarele reale au randamente de aproximativ 25-40%, majoritatea energiei pierzându-se sub formă de căldură.
Pe această pagină5 secțiuni

Ce face un motor termic

Un motor termic transformă CĂLDURA în LUCRU MECANIC, funcționând ciclic între două surse:

  1. primește căldura Q1Q_1 de la sursa CALDĂ (arderea combustibilului);
  2. efectuează lucrul mecanic LL;
  3. cedează obligatoriu căldura Q2Q_2 sursei RECI (evacuare, radiator).

Bilanțul pe ciclu: L=Q1−Q2L = Q_1 - Q_2 (pe un ciclu complet ΔU=0\Delta U = 0).

Randamentul

η=LQ1=Q1−Q2Q1=1−Q2Q1\eta = \dfrac{L}{Q_1} = \dfrac{Q_1 - Q_2}{Q_1} = 1 - \dfrac{Q_2}{Q_1}

Randamentul e întotdeauna SUBUNITAR (η<1\eta < 1): o parte din căldură se cedează inevitabil sursei reci: enunț echivalent cu principiul al II-lea al termodinamicii.

Exemple rezolvate

1. Un motor primește Q1=1000Q_1 = 1000 J și cedează Q2=600Q_2 = 600 J.

L=1000−600=400  J,η=4001000=40%L = 1000 - 600 = 400 \; \text{J}, \qquad \eta = \dfrac{400}{1000} = 40\%

2. Un motor cu η=25%\eta = 25\% efectuează L=500L = 500 J pe ciclu. Ce căldură primește?

Q1=Lη=5000,25=2000  J;Q2=1500  JQ_1 = \dfrac{L}{\eta} = \dfrac{500}{0{,}25} = 2000 \; \text{J}; \qquad Q_2 = 1500 \; \text{J}

3. Puterea: dacă motorul face 10 cicluri pe secundă cu L=400L = 400 J/ciclu: P=4000P = 4000 W.

Motoarele reale (reperele de cultură fizică)

  1. motorul Otto (benzină): aprindere prin scânteie, cicluri în 4 timpi (admisie, compresie, ardere-destindere, evacuare);
  2. motorul Diesel: aprindere prin comprimare (fără bujie);
  3. randamentele reale: aproximativ 25-40%: majoritatea energiei se pierde ca și căldură.

Reține

η = L/Q1 = 1 − Q2/Q1. Q2 nu e "pierdere din neglijență": e obligatorie prin principiul al II-lea; niciun motor nu poate transforma integral căldura în lucru.

Greșeli frecvente

  1. Randamentul se raportează la Q1Q_1 (căldura PRIMITĂ), nu la Q2Q_2.
  2. η=40%\eta = 40\% înseamnă 0,40 în calcule, nu 40.
  3. Pe un CICLU complet ΔU=0\Delta U = 0: de aceea L=Q1−Q2L = Q_1 - Q_2; pe o transformare izolată nu e valabil.

Instrumente pentru lecția asta

Motorul termic și randamentul

Reglează Q₁ și Q₂ și vezi fluxul de energie: cât devine lucru mecanic, cât se pierde obligatoriu la sursa rece, cu randamentul live.

Se încarcă instrumentul…

Bifează când ai terminat, ca s-o vezi citită pe toate dispozitivele.

Testează-te pe capitolul 5

Lecția în clipuri

Clipuri scurte, cu voce și subtitrări.

Folosim cookie-uri esențiale, fără de care site-ul nu merge, și cookie-uri de analiză anonimizate, ca să vedem ce pagini ajută. Detalii în politica de confidențialitate