Две лампочки, на которых написано: «5в; 7а» и «6в; 2а», – соединены последовательно. какого сопротивления и как нужно подключить, чтобы обе лампочки могли гореть нормальным накалом? ​

Вэтой статье будут рассмотрены принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. этот двигатель взят для простоты понятия процессов, для того чтобы понять, как работают все подобные двигатели. на самом деле всё намного сложнее каждый процесс имеет столько особенностей, что и у специалистов, хорошо знающих работу двигателя, часто возникают споры по многим вопросам. но все бензиновые двигатели (двигатели с принудительным зажиганием) работают на основе принципов, впервые описанных инженером отто. двигатель нужен для обеспечения автомобиля (если это не стационарный двигатель) механической энергией. двигатель создаёт эту энергию. но из школьного курса известно, что энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно. что же является источником механической энергии, вырабатываемой двигателем, какую энергию он преобразует в механическую? источником энергии двигателя внутреннего сгорания является энергия межмолекулярных связей углеводородного топлива, сгорающего в цилиндрах двигателя. во время сгорания углеводородного топлива происходит разрыв этих связей с большим выделением тепловой энергии, которую двигатель и преобразует в механическую энергию в форме вращательного движения. для реакций, происходящих при сгорании топлива, требуется окислитель. для этого используется кислород, содержащийся в окружающем атмосферном воздухе. воздух это смесь газов, кислорода в этой смеси приблизительно 21%. в цилиндрах двигателя сгорает смесь топлива с воздухом. в идеальном случае все молекулы углеводородов, поданные в цилиндр, сгорая, соединяются со всеми молекулами кислорода, поданными в цилиндр во время одного рабочего цикла. то есть после процесса сгорания в цилиндре двигателя не должно остаться не одной молекулы топлива, и не одной свободной молекулы кислорода. реакции, во время которых полностью используются все активные вещества, называются стехиометрическими. во время стехиометрического процесса для полного сгорания всех молекул 1-го килограмма топлива необходимо использовать приблизительно 14,7 килограммов воздуха. это идеальный процесс, но реально при работе двигателя на различных режимах обеспечить его достаточно трудно, тем более что на некоторых режимах двигатель будет работать устойчиво, только если смесь отличается от стехиометрической. разобравшись, откуда берётся механическая энергия, приступим к изучению принципов работы двигателя. как уже было отмечено ранее, здесь будет рассматриваться работа четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу отто. основным признаком цикла отто можно назвать то, что перед воспламенением топливовоздушная смесь предварительно сжимается, а зажигание смеси происходит от постороннего источника – в современных двигателях только при электрической искры. за время становления и развития двигателя внутреннего сгорания было изобретено много различных конструкций и, разумеется, двигатель, работающий на принципах цикла отто, был далеко не единственный. из двигателей с возвратной поступательным движением поршня можно назвать двигатель, работающий по циклу аткинсона, а из двигателей с круговым движением поршня наиболее известен роторно-поршневой двигатель ванкеля. существует большое количество вообще экзотических конструкций. но все они не получили широкого практического применения. более 99,9% используемых в настоящее время двигателей внутреннего сгорания работают по циклу отто, (в данной статье сюда будут отнесены и дизельные двигатели) которые в свою очередь подразделяются на двигатели с электрическим воспламенением смеси и дизельные двигатели, с компрессионным воспламенением смеси. принципы работы таких двигателей и будут рассмотрены в этой статье. и бензиновые и дизельные двигатели могут быть не только четырёхтактными, но и двухтактными. в настоящее время двухтактные двигатели на автомобиле не применяются, поэтому в данной главе они рассматриваться не будут.

Если решать в приближении идеальных газов, то можно легко найти молярные (не удельные! ) теплоемкости cv и cp с молекулярно-кинетической теории. cv = ir/2, cp = cv + r = (i+2)r/2, где i - число степеней свободы молекулы газа, r-универсальная газовая постоянная (r=8.31 дж/(к*моль)) и у азота, и  кислорода - двухатомные молекулы (n₂ и o₂), число степеней свободы равно 5 (i=5). cv = 5r/2, cp = 7r/2. молярная теплоемкость с и удельная теплоемкость с связаны соотношением с=cm, где m - молярная масса газа. отсюда с = c/m. рассчитаем условную молярную массу смеси 20% кислорода и 80% азота. m = 0.2*m(o₂) + 0.8*m(n₂) = 0.2*32 + 0.8*28 = 28.8 г/моль отсюда c(v) = cv/m = (5r/2)/m = 5r / (2m) = = 5*8.31 дж/(к*моль) / (2*28,8 г/моль) =   0,72 дж/(к*г). с(p) = cp/m = 7r/(2m) = 7*8.31 дж/(к*моль) / (2*28,8 г/моль) =   = 1.01 дж/(к*г). ответ: с(v) = 0,72 дж/(к*г), c(p) = 1,01 дж/(к*г) примечание.  поскольку состав газовой смеси близок к воздуху, интересно сравнить полученные результаты соответствующими теплоемкостями воздуха. по справочным данным  для воздуха с(p) = 1.00 дж/(к*г),  c(v) =  0,717 дж/(г·к).   как видно, довольно близко к значениям, полученным в решении.