内燃机是现代交通工具和许多机械设备的重要动力来源,主要分为汽油机和柴油机。本练习主要涉及的是汽油机的工作原理和能量转化过程。在内燃机中,能量转化主要发生在压缩冲程和做功冲程。
1. 点火爆炸实验展示了内燃机中能量转化的基本原理。酒精燃烧产生的燃气在封闭空间内膨胀,对外做功,将燃气的内能转化为盒盖的机械能。在四冲程汽油机中,类似的能量转化发生在做功冲程。如题目中所述,与点火爆炸实验相同的是丙图,即内能转化为机械能的做功冲程。
2. 在四冲程汽油机中,工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四个阶段。做功冲程是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能,推动活塞向下运动,对外做功。题目中提到的图像分析显示,汽油机正处于做功冲程,该冲程将内能转化为机械能。根据题目给出的数据,如果汽油机每分钟完成2400个冲程,那么每秒对外做功10次,飞轮转过20圈。
3. 当气体对外做功时,其内能会减少,这通常伴随着温度的下降。在月食期间,由于没有太阳光照射,卫星表面温度下降,内能也随之减小。图乙所示的汽油机冲程是压缩冲程,此时活塞向上压缩混合气,将机械能转化为内能。
4. 实验中,汽油燃烧产生的高温高压气体冲出软木塞,模拟了汽油机的做功冲程。若点火装置失效,可利用凸透镜或凹面镜汇聚太阳光点燃火柴,这是利用了透镜或凹面镜的聚光效应。
5. 空气压缩引火仪实验展示了压缩冲程的能量转化,即机械能转化为内能,使得空气温度升高,棉花因此燃烧。汽油机的飞轮转速为3600r/min,表示1分钟内完成了1800个工作循环。
6. 飞轮转速为2400r/min的汽油机,每秒钟转40圈,由于每个工作循环飞轮转2圈,所以每秒完成20次循环,但题目中提到的图示是压缩冲程。
7. 最后提到的四冲程汽油机的细节并未给出,但通常涉及的问题可能包括其工作原理、效率、能量转化以及各个冲程的特点等。
内燃机的工作原理主要体现在能量的转化,尤其是在压缩冲程和做功冲程之间的转化。汽油机的四冲程工作循环——吸气、压缩、做功和排气,是理解其运行的基础。此外,飞轮转速与做功次数的关系,以及内燃机在实际应用中的各种现象和问题,都是学习内燃机知识时需要掌握的重点。